RU2290623C1 - Автоматический плотномер газа - Google Patents
Автоматический плотномер газа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2290623C1 RU2290623C1 RU2005113811/28A RU2005113811A RU2290623C1 RU 2290623 C1 RU2290623 C1 RU 2290623C1 RU 2005113811/28 A RU2005113811/28 A RU 2005113811/28A RU 2005113811 A RU2005113811 A RU 2005113811A RU 2290623 C1 RU2290623 C1 RU 2290623C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- throttle
- ball valve
- line
- pressure
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области автоматического контроля технологических параметров и показателей физических свойств природного газа и может быть использовано в газовой промышленности для автоматического контроля плотности природного газа в процессе его добычи, транспорта, хранения и распределения, а также в качестве датчика плотности природного газа для автоматических расходомеров, содержащих вычислительные устройства для расчета расхода газа по измеренным значениям перепада давления на сужающем устройстве, давления и температуры газа. Техническим результатом является повышение точности определения плотности природного газа при стандартных условиях. Автоматический плотномер газа содержит линию контролируемого газа и установленный на ней турбулентный дроссель, дроссель в виде шарового крана с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным), фильтр колебаний давления, датчики абсолютного давления и температуры, датчик частоты вращения вала виртуального дросселя и вычислительное устройство, ко входам которого подключены указанные датчики, а к выходу - устройство отображения информации. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области автоматического контроля технологических параметров и показателей физических свойств природного газа и может быть использовано в газовой промышленности для автоматического контроля плотности природного газа в процессе его добычи, транспорта, хранения и распределения, а также в качестве датчика плотности природного газа для автоматических расходомеров, содержащих вычислительные устройства для расчета расхода газа по измеренным значениям перепада давления на сужающем устройстве, давления и температуры газа.
Известно устройство для измерения плотности газа (Фарзане Н.Г., Илясов Л.В., Азим-Заде А.Ю. Автоматические детекторы газов и жидкостей. - Изд.2-е, перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 23 с. - (Б-ка по автоматике; вып.639).
Известное устройство является весовым детектором плотности газа. В основу его работы положено сравнение гидростатических давлений двух столбов медленно протекающих газов, имеющих различную плотность и находящихся при одинаковых температуре и давлении.
Устройство содержит первый и второй вертикальные каналы с общими входной и выходной линиями; первый и второй терморезисторы, расположенные в нижней части соответственно первого и второго вертикальных каналов; неравновесный мост, в измерительную схему которого включены терморезисторы.
Устройство работает следующим образом.
Контролируемый газ подается в первый вертикальный канал выше первого терморезистора, во второй вертикальный канал выше второго терморезистора подается сравнительный газ. В общую (для первого и второго каналов) входную линию подается вспомогательный газ. Контролируемый, сравнительный и вспомогательные газы проходят по вертикальным каналам снизу вверх, объединяются сверху в общую выходную линию и уходят на утилизацию. При изменении плотности контролируемого газа изменяется гидростатическое давление в первом вертикальном канале. Это приводит к изменению соотношения потоков вспомогательного газа, омывающих первый и второй терморезисторы. Изменение соотношения потоков вызывает изменение отвода тепла от терморезисторов и, следовательно, изменение их температуры и сопротивлений. Сопротивление терморезисторов измеряют неравновесным мостом, шкала которого тарирована в единицах плотности газа.
Недостатком описанного устройства является сложность его эксплуатации, обусловленная необходимостью обеспечения одинаковых условий (температуры, давления, скорости потоков) движения контролируемого и сравнительного газов, низкая точность определения плотности газа и отсутствие функции определения плотности газа при стандартных условиях.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения плотности газа, описанное в (Фарзане Н.Г., Илясов Л.В., Азим-Заде А.Ю. Автоматические детекторы газов и жидкостей. Изд.2-е, перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 25-26 с. (Б-ка по автоматике; вып.639).
Известное устройство состоит из дозатора, переменного и двух постоянных дросселей, включенных в линию газа-носителя по мостовой схеме, причем дозатор и переменный дроссель включены в смежные плечи моста со стороны входа газа-носителя; линии контролируемого газа, подключенной к дозатору; входной линии вспомогательного газа, подключенной к средней точке измерительной диагонали моста; первого и второго терморезисторов, включенных в измерительную диагональ моста так, что первый терморезистор находится в левой полудиагонали, а второй - в правой полудиагонали; неравновесного моста, в измерительную схему которого включены оба терморезистора; стабилизатора давления, установленного на линии газа-носителя.
Известное устройство работает следующим образом.
Контролируемый газ подается в дозатор, установленный в одном из плеч мостовой схемы, где смешивается с газом-носителем, поступающим из входной линии после стабилизатора давления, и далее, проходя постоянный дроссель, отводится на утилизацию. Второй поток газа-носителя после стабилизатора давления проходит переменный дроссель, постоянный дроссель и далее отводится на утилизацию. В среднюю точку измерительной диагонали моста вводится вспомогательный газ, который проходит в левую и правую диагонали моста, омывая установленные там первый и второй терморезисторы, и через постоянные дроссели отводится на утилизацию. Перед эксплуатацией устройства переменным дросселем настраивают мостовую схему так, чтобы разность давлений в измерительной диагонали была равной нулю. При изменении плотности анализируемого газа расход газа через постоянный дроссель, установленный в плече на линии контролируемого газа, изменится. В результате в измерительной диагонали моста появится разность давлений, которая нарушит соотношение потоков вспомогательного газа, омывающих первое и второе термосопротивления. Изменение соотношения потоков вызывает изменение отвода тепла от терморезисторов и, следовательно, изменение их температуры и сопротивлений. Сопротивление терморезисторов измеряют неравновесным мостом, шкала которого тарирована в единицах плотности газа.
Недостаток известного устройства - сложность и низкая точность определения плотности газа, а также отсутствие функции определения плотности газа при стандартных условиях.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в том, чтобы создать устройство, обеспечивающее повышение точности определения плотности природного газа при стандартных условиях.
Для достижения названного технического результата известное устройство для определения плотности газа, содержащее линию контролируемого газа и установленный на ней турбулентный дроссель, дополнительно содержит дроссель, выполненный в виде шарового крана с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным), установленный последовательно с турбулентным дросселем на линии контролируемого газа, фильтр колебаний давления, установленный на междроссельной линии, датчики абсолютного давления и температуры, установленные на входном участке линии контролируемого газа, датчик абсолютного давления, установленный на емкости фильтра колебаний, датчик температуры, установленный на междроссельной линии, датчик абсолютного давления, установленный на выходном участке линии контролируемого газа, датчик частоты вращения шарового затвора, вычислительное устройство, ко входам которого подключены указанные датчики, а к выходу - устройство отображения информации.
Схема автоматического плотномера газа показана на фиг.1.
Автоматический плотномер газа содержит турбулентный дроссель 1 и шаровой кран 2 с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным), последовательно установленные на линии контролируемого газа, образованной входным участком 3, междроссельным участком 4 и выходным участком 5; редуктор (регулятор давления) 6 и фильтр 7, установленные на входном участке; демпфирующее устройство (фильтр колебаний давления газа), образованное дросселем 8 и емкостью 9; вычислительное устройство (контроллер) 10 и устройство отображения информации (например, жидкокристаллический дисплей) 11; датчики температуры 12 и 13, подключенные по входу соответственно к входному и междроссельному участкам линии контролируемого газа, а выходами - к вычислительному устройству; датчики абсолютного давления газа 14, 15 и 16, подключенные по входу соответственно к входному, междроссельному и выходному участкам линии контролируемого газа, а выходами - к вычислительному устройству, датчик частоты вращения 17 шарового затвора, подключенного ко входу вычислительного устройства.
Схема шарового крана 2 с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным), показана на фиг.2.
Шаровой кран с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным), состоит из корпуса 18, в котором расположен шаровой затвор 19, связанный жестко с приводом 20 (например, шагового электродвигателя) посредством вала 21. Отверстие 22 в шаровом затворе выполнено глухим. Шаровой затвор посредством вала и привода (например, шагового электродвигателя) непрерывно вращается. Глухое отверстие, ограниченное с внешней стороны корпусом, образует глухую емкость объемом V.
Автоматический плотномер газа работает следующим образом.
Контролируемый газа по входному участку 3 проходит в редуктор 6 и фильтр 7, где, соответственно, снижается и поддерживается выходное давление газа и происходит очистка газа от механических примесей и жидкости. Далее контролируемый газ проходит через турбулентный дроссель 1 в междроссельный участок 4 и из него проходит через шаровой кран 2 с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным), в выходной участок 5. Абсолютное давление и температура в участках линии контролируемого газа измеряются при помощи датчиков абсолютного давления 14, 15, 16 и датчиков температуры 12 и 13. Частота вращения вала шарового крана 2 с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным), измеряется при помощи датчика частоты вращения 17 шарового затвора. Сигналы от указанных датчиков поступают на вход вычислительного устройства 10, которое преобразует эти сигналы в значения измеренных параметров и, решая ниже приведенное уравнение, вычисляет плотность газа при стандартных условиях.
Решаемое уравнение (вывод уравнения приведен в приложении) имеет вид:
ρst - плотность газа при стандартных условиях, кг/м3;
P0 - абсолютное давление газа перед турбулентным дросселем, Па;
Т0 - температура газа перед турбулентным дросселем, К;
P1 - абсолютное давление газа в междроссельном участке, Па;
T1 - температура газа в междроссельном участке, К;
P2 - абсолютное давление газа в выходном участке, Па;
f - частота вращения вала шарового крана с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным), 1/с;
k - коэффициент адиабаты газа, проходящего через турбулентный дроссель;
Kz1 - коэффициент сжимаемости газа перед турбулентным дросселем;
Кz2 - коэффициент сжимаемости газа перед виртуальным дросселем;
А - постоянная плотномера, 1/м.
В свою очередь, коэффициент адиабаты зависит от плотности газа при стандартных условиях, давления и температуры газа, т.е. k=k(ρst, P0, T0). Формула для вычисления коэффициента (показателя) адиабаты здесь не приводится. Она приведена в ГОСТ 30319.1-96. Газ природный. Методы расчета свойств природного газа, его компонентов и продуктов переработки.
Коэффициенты сжимаемости газа также являются функцией ρst, P и Т, т.е. Kz1=Kz1(ρst, P1, T1), Kz2=Kz2(ρst, P2, T1). Алгоритм их вычисления через ρst, P, T из-за громоздкости здесь не приводится, он приведен в ГОСТ 30319.2-96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение коэффициента сжимаемости.
Постоянную А плотномера определяют по экспериментальным данным, как описано в приложении, и вводят (на длительный период времени) в вычислительное устройство вручную.
Вычислительное устройство по измеренным значениям P0, T0, P1, T1, P2 и f, а также по введенному значению постоянной плотномера А вычисляет из уравнения (3) плотность газа при стандартных условиях и выводит это значение на устройство отображения информации 11. Вычислительное устройство 10 решает уравнение (1) одним из численных методов, например методом деления пополам.
Шаровой кран с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным), работает следующим образом.
При вращении шарового затвора в промежуток времени, когда глухая емкость соединена с входной линией, в нее поступает газ с давлением Р1. В промежуток времени, когда глухая емкость соединена с выходной линией, где давление Р2<Р1, часть газа из глухой емкости проходит в выходную линию. Этот процесс перемещения части газа из входной линии в выходную линию осуществляется с частотой вращения вала шарового затвора. Средний массовый расход газа через шаровой кран с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным), как показано в приложении, описывается уравнением;
где: Gвд - массовый расход газа через шаровой кран с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным), кг/с;
V - объем глухой емкости, м3;
ρst - плотность газа при стандартных условиях, кг/м3;
P1 - абсолютное давление газа на входе в дроссель, Па;
T1 - температура газа на входе в дроссель, К;
Р2 - абсолютное давление газа на выходе дросселя, Па;
f - частота вращения вала шарового крана с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным), 1/с;
Kz1 - коэффициент сжимаемости газа перед дросселем;
Кz2 - коэффициент сжимаемости газа после дросселя;
Pst, Tst - стандартные значения давления и температуры газа
(Pst=101325 Па; Tst=293,15 К (ГОСТ 30319.0-96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Общие положения.).
При малой разности давлений до и после дросселя можно принять Kz1=Kz2=Kz. Тогда выражение (4) преобразуется к виду:
Как видно, массовый расход газа через шаровой кран с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным), прямо пропорционален разности давлений на нем. Если давление газа перед шаровым краном с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным), равно давлению газа после него, то массовый расход газа равен нулю. При неподвижном вале шарового крана с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным), расход газа через него также равен нулю, так как при любом положении шарового запора с глухим отверстием трубопровод контролируемого газа будет перекрыт, это также следует из уравнения (5) при f=0. Массовый расход газа зависит от плотности газа при стандартных условиях (см.(5)). При этом плотность газа при стандартных условиях входит в уравнение (5) в первой степени, тогда как в уравнении расхода газа через турбулентный дроссель плотность газа при стандартных условиях входит в уравнение расхода в степени 0.5.
Благодаря этому весьма важному отличию появляется возможность получить информативное уравнение течения газа через два последовательно соединенные турбулентный дроссель и шаровой кран с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным), устанавливающее математическую связь между плотностью газа при стандартных условиях и давлением газа в междроссельном участке. Если бы плотность газа входила в эти два уравнения в одной и той же степени (какой угодно), то давление газа в междроссельном участке не зависело бы от плотности газа, и тогда не было бы возможности измерить плотность газа при стандартных условиях. Отсюда вытекает значимость включения в схему плотномера предлагаемого шарового крана с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным).
Использование предлагаемого технического решения дает возможность повысить точность измерения плотности газа при стандартных условиях.
Claims (1)
- Автоматический плотномер газа, содержащий линию контролируемого газа и установленный на ней турбулентный дроссель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит дроссель, выполненный в виде шарового крана с приводом, непрерывно вращающим шаровой затвор, отверстие в котором выполнено глухим (не проходным), установленный последовательно с турбулентным дросселем на линии контролируемого газа, фильтр колебаний давления, установленный на междроссельной линии, датчики абсолютного давления и температуры, установленные на входном участке линии контролируемого газа, датчик абсолютного давления, установленный на емкости фильтра колебаний, датчик температуры, установленный на междроссельной линии, датчик абсолютного давления, установленный на выходном участке линии контролируемого газа, датчик частоты вращения шарового затвора, вычислительное устройство, ко входам которого подключены указанные датчики, а к выходу - устройство отображения информации.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005113811/28A RU2290623C1 (ru) | 2005-05-05 | 2005-05-05 | Автоматический плотномер газа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005113811/28A RU2290623C1 (ru) | 2005-05-05 | 2005-05-05 | Автоматический плотномер газа |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005113811A RU2005113811A (ru) | 2006-11-10 |
RU2290623C1 true RU2290623C1 (ru) | 2006-12-27 |
Family
ID=37500655
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005113811/28A RU2290623C1 (ru) | 2005-05-05 | 2005-05-05 | Автоматический плотномер газа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2290623C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2808681C1 (ru) * | 2019-09-04 | 2023-12-01 | Шанхай Рой Электрик Ко., Лтд. | Метод преобразования реле плотности газа, реле плотности газа с функцией онлайн самокалибровки и метод его калибровки |
-
2005
- 2005-05-05 RU RU2005113811/28A patent/RU2290623C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ФАРЗАНЕ Н.Г., ИЛЯСОВ Л.В., АЗИМ-ЗАДЕ А.Ю. Автоматические детекторы газов и жидкостей. Изд.2-е, перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с.25-26. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2808681C1 (ru) * | 2019-09-04 | 2023-12-01 | Шанхай Рой Электрик Ко., Лтд. | Метод преобразования реле плотности газа, реле плотности газа с функцией онлайн самокалибровки и метод его калибровки |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005113811A (ru) | 2006-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9874467B2 (en) | MEMS thermal flow sensor with compensation for fluid composition | |
US4489592A (en) | Density monitor and method | |
CN111735510B (zh) | 一种基于质量流量控制器串联的在线检测浆液含固率装置及方法 | |
RU2290623C1 (ru) | Автоматический плотномер газа | |
CN107764350A (zh) | 质量流量测量方法和质量流量计 | |
KR20210146390A (ko) | 증기 압력을 검증하기 위한 유체의 농도 측정치의 사용 | |
CN212622062U (zh) | 一种基于质量流量控制器串联的在线检测浆液含固率装置 | |
AU2019462931B2 (en) | True vapor pressure and flashing detection apparatus and related method | |
RU2521721C1 (ru) | Способ измерения покомпонентного расхода газожидкостной смеси | |
CA3082467C (en) | Flowing vapor pressure apparatus and related method | |
RU2279640C2 (ru) | Способ измерения массового расхода и устройство для его осуществления | |
RU2279641C2 (ru) | Способ измерения весового расхода газожидкостной смеси и устройство для его осуществления | |
RU2718140C1 (ru) | Способ измерения массы одного из компонентов двухкомпонентного вещества с коррекцией по температуре и устройство для его реализации | |
SU1702249A1 (ru) | Способ измерени в зкости потока в трубопроводе | |
RU2521282C1 (ru) | Способ измерения расхода газожидкостной смеси | |
RU2423674C2 (ru) | Способ для измерения параметров проточных многокомпонентных сред | |
RU2706439C2 (ru) | Устройство измерения расхода жидкости | |
RU2670705C9 (ru) | Способ измерения расхода текучей среды | |
SU1012022A1 (ru) | Устройство дл измерени параметров потока жидкости и газа | |
Trigas | Practical Aspects of Turbine Flow Meters Calibration and UVC principles | |
RU1789859C (ru) | Способ определени массового расхода среды в трубопроводе | |
RU2238539C2 (ru) | Способ измерения содержания воды в водонефтяной эмульсии | |
SU894474A1 (ru) | Способ определени в зкости ньютоновской жидкости | |
RU2010185C1 (ru) | Способ градуировки счетчика жидкости и газа | |
SU1048914A1 (ru) | Устройство дл определени состава реакционного потока |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130506 |