RU52167U1

RU52167U1 - PRIMARY CONVERTER OF FLOW METERS

Info

Publication number: RU52167U1
Application number: RU2005133659/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Викторович Когтев; Рувим Михайлович Лапшин; Сергей Михайлович Неелов; Наталья Геннадьевна Пименкова
Original assignee: Николай Викторович Когтев
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2006-03-10

Abstract

Решение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода текучих сред (газа, пара, воды и других жидкостей) в закрытых трубопроводах, преимущественно большого диаметра. Предложено в кольцевой камере, устанавливаемой на трубопроводе, полость для отбора давления выполнить в виде тора, сообщающегося с внутренним пространством трубопровода через участок образующей тора, заходящий в полость трубопровода, напорные отверстия расположить по касательной к образующей тора, а средства усреднения давления выполнить в виде кольцевых коллекторов, пересекающих напорные отверстия. Кроме того, предложено кольцевую камеру выполнить из двух герметично соединенных фланцев, контактирующих по плоскости, перпендикулярной оси трубопровода, с симметричным расположением относительно этой плоскости в них рабочих полостей преобразователя. Такое выполнение облегчает монтаж преобразователя, освобождает внутреннее пространство трубопровода, исключая потери давления и снижая затраты на перекачку среды. Кроме того, облегчается очистка трубопровода.The solution relates to measuring technique and can be used to measure the flow of fluids (gas, steam, water and other liquids) in closed pipelines, mainly of large diameter. It is proposed that in the annular chamber mounted on the pipeline, the pressure sampling cavity should be made in the form of a torus communicating with the interior of the pipeline through a portion of the torus generatrix entering the pipeline cavity, the pressure openings should be arranged tangentially to the torus generatrix, and the pressure averaging means should be made in the form of ring collectors crossing pressure openings. In addition, it is proposed that the annular chamber be made of two hermetically connected flanges in contact on a plane perpendicular to the axis of the pipeline, with a symmetrical arrangement of the working cavities of the converter relative to this plane. This embodiment facilitates the installation of the Converter, frees up the internal space of the pipeline, eliminating pressure loss and reducing the cost of pumping the medium. In addition, easier cleaning of the pipeline.

Description

Решение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода текучих сред (газа, пара, воды и других жидкостей) в закрытых трубопроводах, преимущественно большого диаметра.The solution relates to measuring technique and can be used to measure the flow of fluids (gas, steam, water and other liquids) in closed pipelines, mainly of large diameter.

Известен расходомер с кольцевой вставкой, для усреднения давления по кольцевой площади (см. Кремлевский П.П.Расходомеры и счетчики количества: справочник. Л., «Машиностроение», 1989, с.10-13, рис.1э).A known flowmeter with an annular insert, for averaging the pressure over the annular area (see Kremlevsky P.P. Flowmeters and quantity counters: reference book. L., "Mechanical Engineering", 1989, pp. 10-13, Fig. 1e).

Однако установка кольцевой вставки в трубопроводе трудоемка, она мешает очистке трубопровода, снижается площадь его проходного сечения, что приводит к потере давления.However, the installation of an annular insert in the pipeline is time-consuming, it interferes with the cleaning of the pipeline, and the area of its bore is reduced, which leads to a loss of pressure.

Известен первичный преобразователь расходомера переменного перепада давления (см. патент РФ №2224984, G 01 F 1/36, опуб. 2004.02.27). Преобразователь выполнен в виде встроенного в трубопровод трубчатого тела с измерительным каналом, содержащим входной и выходной цилиндрические участки с полными поперечными сечениями и расположенные между этими участками по прямому потоку текучей среды входной участок переменного сечения, переходный участок, разделенный по длине поровну характерным поперечным сечением; и выходной участок переменного сечения, при этом для отбора давления в поперечных сечениях выполнены отверстия со штуцерами для присоединения вторичных преобразователей. Измерительный канал выполнен с возможностью измерения перепада давления для прямого и обратного потока текучей среды и образован прямым и обратным равнозначными каналами, развернутыми в противоположные стороны симметрично относительно характерного поперечного сечения. Для отбора давления в поперечных сечениях равномерно по периметру выполнены отверстия, окруженные усредняющими коллекторами со штуцерами для присоединения вторичных преобразователей.A known primary Converter flow meter variable differential pressure (see RF patent No. 2224984, G 01 F 1/36, publ. 2004.02.27). The transducer is made in the form of a tubular body built into the pipeline with a measuring channel containing inlet and outlet cylindrical sections with full cross sections and inlet variable section located between these sections in a direct flow of fluid, the transition section divided equally equally in length by a characteristic cross section; and the output section of variable cross section, while for the selection of pressure in the cross sections made holes with fittings for connecting secondary transducers. The measuring channel is configured to measure the pressure drop for the forward and reverse fluid flow and is formed by direct and reverse equivalent channels, deployed in opposite directions symmetrically with respect to the characteristic cross section. To select the pressure in the cross sections, holes are evenly made around the perimeter, surrounded by averaging manifolds with fittings for connecting secondary transducers.

Основным недостатком известного устройства является высокая трудоемкость встраивания преобразователя в трубопровод, его значительные линейные размеры при больших гидравлических потерях в диффузорно-конфузорной проточной части.The main disadvantage of the known device is the high complexity of embedding the transducer in the pipeline, its significant linear dimensions with large hydraulic losses in the diffuser-confuser flow part.

В качестве прототипа принят первичный преобразователь расходомера текучих сред, содержащий кольцевую камеру, устанавливаемую на трубопроводе, с полостью для отбора давления, средством усреднения давления, напорными отверстиями и штуцерами As a prototype, a primary transducer of a fluid flow meter is adopted, comprising an annular chamber mounted on the pipeline, with a cavity for pressure selection, means for pressure averaging, pressure openings and fittings

для подсоединения вторичных преобразователей (см. Кремлевский П.П.Расходомеры и счетчики количества. Л., «Машиностроение», 1989, с.34.). В трубопроводе установлена диафрагма. Кольцевая камера состоит из двух камер, которые соединяются с внутренним пространством трубопровода с помощью группы равномерно распределенных по окружности отверстий или кольцевых щелей, находящихся непосредственно у плоскостей диафрагмы. Для эффективного усреднения отбираемых давлений надо, чтобы площадь камеры была не менее половины площади кольцевой щели или площади отверстий.for connecting secondary converters (see Kremlevsky P. P. Flow meters and quantity counters. L., "Mechanical Engineering", 1989, p. 34.). A diaphragm is installed in the pipeline. The annular chamber consists of two chambers that are connected to the interior of the pipeline using a group of holes evenly distributed around the circumference or annular slots located directly at the planes of the diaphragm. For effective averaging of the selected pressures, it is necessary that the chamber area be at least half the area of the annular gap or the area of the holes.

Основным недостатком известного преобразователя является то, что диафрагма деформирует поток перекачиваемой среды, создавая потери энергии потока и тем самым увеличивает затраты на перекачку среды. По разным оценкам потери энергии потока при замерах составляют от 2 до 85%. Кроме того, диафрагма - довольно сложный в изготовлении узел. При этом она мешает технологической очистке трубопровода.The main disadvantage of the known Converter is that the diaphragm deforms the flow of the pumped medium, creating a loss of energy flow and thereby increases the cost of pumping the medium. According to various estimates, the flow energy loss during measurements is from 2 to 85%. In addition, the diaphragm is a rather complicated assembly. However, it interferes with the technological cleaning of the pipeline.

Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.These shortcomings are eliminated by the proposed solution.

Решаемая задача - совершенствование конструкции первичного преобразователя расходомера текучих сред.The problem to be solved is the improvement of the design of the primary transducer of a fluid flow meter.

Технический результат - снижение потерь энергии потока и снижение затрат на транспортировку среды.The technical result is a reduction in energy loss of the stream and a reduction in the cost of transporting the medium.

Этот технический результат достигается тем, что в первичном преобразователе расходомера текучих сред, содержащем кольцевую камеру, устанавливаемую на трубопроводе, с полостью для отбора давления, средством усреднения давления, напорными отверстиями и штуцерами для подсоединения вторичных преобразователей, полость для отбора давления выполнена в виде тора, сообщающегося с внутренним пространством трубопровода через участок образующей тора, заходящий в полость трубопровода, напорные отверстия расположены по касательной к образующей тора, а средства усреднения давления выполнены в виде кольцевых коллекторов, пересекающих напорные отверстия; кольцевая камера выполнена из двух герметично соединенных фланцев, контактирующих по плоскости, перпендикулярной оси трубопровода, с симметричным расположением относительно этой плоскости в них рабочих полостей преобразователя.This technical result is achieved in that in the primary transducer of a fluid flow meter containing an annular chamber mounted on the pipeline, with a cavity for pressure selection, means for pressure averaging, pressure openings and fittings for connecting secondary transducers, the cavity for pressure selection is made in the form of a torus, communicating with the interior of the pipeline through a section of the torus generatrix, which enters the cavity of the pipeline, the pressure openings are tangent to the generatrix torus, and means of pressure averaging are made in the form of annular collectors crossing pressure openings; the annular chamber is made of two hermetically connected flanges in contact along a plane perpendicular to the axis of the pipeline, with a symmetrical arrangement of the working cavities of the converter relative to this plane.

Выполнение полости отбора давления в виде тора позволяет согласовать окружные скорости движения среды по трубопроводу и в преобразователе.The implementation of the cavity pressure selection in the form of a torus allows you to coordinate the peripheral velocity of the medium through the pipeline and in the Converter.

Сообщение горообразной полости с внутренним пространством трубопровода через участок образующей тора, заходящий в полость трубопровода, позволяет вынести все узлы преобразователя из внутреннего пространства трубопровода, максимально снизить The communication of the gaseous cavity with the internal space of the pipeline through a portion of the torus generatrix entering the cavity of the pipeline allows all nodes of the converter to be removed from the internal space of the pipeline, to minimize

гидравлические потери и создать условия для закручивания потока в полости для отбора давления.hydraulic losses and create conditions for swirling the flow in the cavity for pressure selection.

Тому же способствует и расположение напорных отверстий по касательной к образующей тора и пересечение их с усредняющими коллекторами и облегчает подсоединение вторичных преобразователей - дифманометров.The arrangement of pressure openings tangentially to the torus generatrix and their intersection with averaging collectors contributes to the same and facilitates the connection of secondary transducers - differential pressure gauges.

Выполнение кольцевой камеры из двух фланцев с симметричным расположением в них рабочих полостей упрощает изготовление и сборку преобразователя.The implementation of the annular chamber of two flanges with a symmetrical arrangement of working cavities in them simplifies the manufacture and assembly of the converter.

Предлагаемый первичный преобразователь текучих сред приведен на чертеже - общий вид в разрезе.The proposed primary fluid Converter shown in the drawing is a General view in section.

Преобразователь содержит кольцевую камеру 1, состоящую из двух фланцев 2, герметично соединенных через прокладку, контактирующих по плоскости, перпендикулярной оси трубопровода, с симметричным расположением относительно этой плоскости в них рабочих полостей преобразователя. В камере 1 выполнена полость 3 для отбора давления - в виде тора. Напорные отверстия 4 расположены по касательной к образующей тора и ведут в усредняющие кольцевые коллекторы 5, пересекающие напорные отверстия, с преимущественно перпендикулярным расположением их осей. Резьбовые отверстия 6 предназначены для введения штуцеров вторичных преобразователей (дифманометров). Эти отверстия могут быть использованы и для введения зондов при очистке и промывке трубопровода и полости 3. Полость 3 сообщена с внутренним пространством 7 трубопровода через нижний участок образующей тора, заходящий в полость трубопровода (на чертеже показано пунктиром). Это необходимо для лучшего «закручивания» потока в полости 3 камеры 1. Рабочие полости преобразователя это полость 3 для отбора давления, напорные отверстия 4, усредняющие коллекторы 5 и резьбовые отверстия 6 для введения штуцеров вторичных преобразователей. Преобразователь может иметь два монтажных исполнения для соединения с трубопроводом - фланцевое и под сварку.The converter contains an annular chamber 1, consisting of two flanges 2, hermetically connected through a gasket, in contact on a plane perpendicular to the axis of the pipeline, with a symmetrical arrangement of the working cavities of the converter relative to this plane. In the chamber 1, a cavity 3 is made for pressure selection - in the form of a torus. Pressure holes 4 are located tangentially to the torus generatrix and lead to averaging annular collectors 5 intersecting pressure holes with a predominantly perpendicular arrangement of their axes. The threaded holes 6 are intended for the introduction of fittings of secondary converters (differential pressure gauges). These holes can also be used to introduce probes when cleaning and flushing the pipeline and cavity 3. The cavity 3 communicates with the inner space 7 of the pipeline through the lower portion of the torus forming, which enters the cavity of the pipeline (shown in dashed lines). This is necessary for better "twisting" of the flow in the cavity 3 of the chamber 1. The working cavity of the transducer is a cavity 3 for pressure selection, pressure holes 4, averaging manifolds 5 and threaded holes 6 for introducing the nozzles of the secondary transducers. The converter can have two mounting versions for connecting to the pipeline - flanged and for welding.

Первичный преобразователь расходомера текучих сред работает следующим образом.The primary Converter of the fluid flow meter operates as follows.

При течении среды по трубопроводу она попадает в полость 3 для отбора давления через участок, где тор сообщается с внутренним пространством 7 трубопровода. Поток среды осуществляет вращательное движение в камере 1 вокруг оси тора, омывая его внутреннюю поверхность. Между объемом среды, перекачиваемой по трубопроводу, и объемом среды, находящейся в полости 3 камеры 1 (т.е. выведенной за основной поток), действует напряжение сдвига, которое будет действовать до тех пор, пока скорость движения среды по трубопроводу и окружная скорость вращения среды в полости 3 When the medium flows through the pipeline, it enters cavity 3 to take pressure through the area where the torus communicates with the interior of the pipeline 7. The flow of medium carries out rotational movement in the chamber 1 around the axis of the torus, washing its inner surface. Between the volume of the medium pumped through the pipeline and the volume of the medium located in the cavity 3 of the chamber 1 (i.e. discharged from the main stream), a shear stress acts that will act as long as the velocity of the medium through the pipeline and the peripheral rotation speed environment in the cavity 3

камеры 1 не выровняются. Реальное время выравнивания скоростей для большинства перекачиваемых сред незначительно. Т.о. скорость движения среды по трубопроводу и окружная скорость в полости 3 всегда согласованы. При направлении потока среды справа налево, напорные отверстия 4 левого фланца 2 воспринимают полное давление потока среды, а отверстия 4 правого фланца 2 - статическое. И наоборот. Давление, воспринятое одним отверстием, усредняется в усредняющем коллекторе 5. Усредненное полное и статическое давление (разница между полным и статическим давлением) передается на дифференциальный манометр. По перепаду давлений определяют расход среды.cameras 1 do not align. The actual speed equalization time for most pumped fluids is negligible. T.O. the velocity of the medium through the pipeline and the peripheral velocity in the cavity 3 are always consistent. When the flow direction of the medium is from right to left, the pressure openings 4 of the left flange 2 absorb the full pressure of the medium flow, and the openings 4 of the right flange 2 are static. And vice versa. The pressure received by one hole is averaged in the averaging manifold 5. The averaged total and static pressure (the difference between total and static pressure) is transmitted to a differential pressure gauge. The pressure drop determines the flow rate of the medium.

Предлагаемый первичный преобразователь расходомера для текучих сред легко монтируется на трубопроводе. Благодаря освобождению внутреннего пространства трубопровода исключаются потери давления.The proposed fluid flowmeter primary transmitter is easily mounted on the pipeline. Thanks to the release of the internal space of the pipeline, pressure losses are eliminated.

Claims

1. The primary Converter of the flowmeter for fluids containing an annular chamber mounted on the pipeline, with a cavity for pressure selection, means for averaging pressure, pressure openings and fittings for connecting secondary transducers, characterized in that the cavity for pressure selection is made in the form of a torus communicating with the internal space of the pipeline through a section of the torus generatrix entering the cavity of the pipeline, pressure openings are located tangentially to the torus generatrix, and the means are averaged Pressure variations are made in the form of annular collectors crossing pressure openings.

2. The primary Converter of the flowmeter for fluids according to claim 1, characterized in that the annular chamber is made of two hermetically connected flanges in contact on a plane perpendicular to the axis of the pipeline, with a symmetrical arrangement relative to this plane in them the working cavities of the Converter.