RU73485U1 - DENSITY-FLOW METER FLUID - Google Patents

DENSITY-FLOW METER FLUID Download PDF

Info

Publication number
RU73485U1
RU73485U1 RU2007145985/22U RU2007145985U RU73485U1 RU 73485 U1 RU73485 U1 RU 73485U1 RU 2007145985/22 U RU2007145985/22 U RU 2007145985/22U RU 2007145985 U RU2007145985 U RU 2007145985U RU 73485 U1 RU73485 U1 RU 73485U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
liquid
pressure
diameter
pressure sensor
sensor
Prior art date
Application number
RU2007145985/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Равиль Миннебаевич Ахметшин
Михаил Иванович Чуринов
Лариса Федоровна Попова
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Теллур" (ЗАО "НПП "Теллур")
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 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Теллур" (ЗАО "НПП "Теллур") filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Теллур" (ЗАО "НПП "Теллур")
Priority to RU2007145985/22U priority Critical patent/RU73485U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU73485U1 publication Critical patent/RU73485U1/en

Links

Abstract

Предложение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения параметров жидкости непосредственно в потоке и может применяться в нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.The proposal relates to the field of measuring technology and is intended to measure fluid parameters directly in the stream and can be used in oil and gas production, oil refining, petrochemical and other industries.

Полезная модель позволяет решать задачу повышения точности измерения плотности и расхода жидкости за счет применения метода сравнения статических показателей «эталонной» жидкости с изменяющимися параметрами рабочей среды, так и за счет использования калиброванного трубопровода с резким расширением диаметра, в качестве датчика гидродинамического типа, а также сведением к минимуму потерь давления на трение путем применения поверхности с наименьшей шероховатостью на горизонтальном измерительном участке.The utility model allows us to solve the problem of increasing the accuracy of measuring the density and flow rate of the liquid by applying the method of comparing the static parameters of the "reference" liquid with changing parameters of the working medium, and by using a calibrated pipeline with a sharp expansion of diameter, as a hydrodynamic type sensor, and minimize friction pressure losses by applying the surface with the smallest roughness in the horizontal measuring section.

Плотномер - расходомер содержит входной патрубок 1, датчик абсолютного давления 2, вертикальную ветвь 3 с диаметром D, которая снабжена нижним (первым) датчиком давления 4, верхним (вторым) датчиком давления 5 с расстоянием между ними Н=(1÷1,5)D, гильзой 6 с «эталонной» жидкостью, на которой установлен термометр «эталонной» жидкости 7, и дополнительный датчик давления 8, причем, датчик давления 5 соединен импульсной трубкой с «эталонной» жидкостью 9 с упомянутой гильзой 6, а нижний датчик давления 4 и дополнительный датчик давления 8 находятся на одном уровне и соединены импульсными трубками с «эталонной» жидкостью 11 и 12 соответственно с первым датчиком разности давления 13. На вертикальной ветви 3 установлен термометр жидкой среды (измеряемой жидкости) 14. В качестве «эталонной» жидкости используется The densitometer - flow meter contains an inlet pipe 1, an absolute pressure sensor 2, a vertical branch 3 with a diameter D, which is equipped with a lower (first) pressure sensor 4, an upper (second) pressure sensor 5 with a distance between them H = (1 ÷ 1,5) D, a sleeve 6 with a “reference” liquid, on which a thermometer of the “reference” liquid 7 is installed, and an additional pressure sensor 8, moreover, the pressure sensor 5 is connected by a pulse tube to the “reference” liquid 9 with the mentioned sleeve 6, and the lower pressure sensor 4 and additional pressure sensor 8 are on one level and pulse tubes are connected with the "reference" liquid 11 and 12 respectively to a first differential pressure sensor 13. The vertical branch 3 is installed thermometer liquid medium (liquid to be measured) 14. As the "reference" of the liquid used

жидкость, непосредственно контактирующая с измеряемой жидкостью, но не смешивающаяся с ней, например, кремнеорганическая, имеющая известные коэффициенты объемного расширения и сжатия.a liquid that is in direct contact with the liquid being measured but not miscible with it, for example, organosilicon, having known coefficients of volume expansion and compression.

Горизонтальная ветвь 15 измерительной колонки изготовлена с переменным диаметром и имеет участок 16 калиброванного (одного диаметра) трубопровода длиной L1 с меньшим диаметром D1 и участок 17 калиброванного трубопровода с резким увеличением диаметра D2 и длиной L2, где: L1=(2÷3)D1, и L2=(3÷4)D2, a . На участке 17 расположен первый датчик давления 18 и расположенный от него на расстоянии L=(2÷3)D2 на одном уровне второй датчик давления 19. Датчики давления 18 и 19 соединены импульсными трубками с «эталонной» жидкостью 20 и 21 соответственно со вторым датчиком разности давления 22. Участок 17 заканчивается выходным патрубком 23.The horizontal branch 15 of the measuring column is made with a variable diameter and has a section 16 of a calibrated (single diameter) pipeline L 1 with a smaller diameter D 1 and a section 17 of a calibrated pipeline with a sharp increase in diameter D 2 and a length L 2 , where: L 1 = (2 ÷ 3) D 1 , and L 2 = (3 ÷ 4) D 2 , a . In section 17, the first pressure sensor 18 is located and the second pressure sensor 19 is located at a distance L = (2 ÷ 3) D 2 at the same level. The pressure sensors 18 and 19 are connected by impulse tubes to the “reference” liquid 20 and 21, respectively, with the second the pressure difference sensor 22. Section 17 ends with the outlet pipe 23.

Датчик абсолютного давления 2, термометр «эталонной» жидкости 7, термометр измеряемой жидкости 14 и два датчика разности давления 13 и 22 связаны с регистрирующим блоком 23 (БОИ - блок обработки информации), который по заложенной в нем программе рассчитывает плотность измеряемой жидкости, ее расход и выдает на средство визуализации, например, компьютер.Absolute pressure sensor 2, a thermometer of the "reference" liquid 7, a thermometer of the measured liquid 14 and two pressure difference sensors 13 and 22 are connected to the recording unit 23 (BOI - information processing unit), which calculates the density of the measured liquid and its flow rate using the program laid down in it and provides a visualization tool, for example, a computer.

Description

Предложение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения параметров жидкости непосредственно в потоке и может применяться в нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.The proposal relates to the field of measuring technology and is intended to measure fluid parameters directly in the stream and can be used in oil and gas production, oil refining, petrochemical and other industries.

Известны устройства измерения плотности жидкости при вычислении массового расхода, относящиеся к классу гидродинамических плотномеров (Кремлевский П.П., Расходомеры и счетчики количества: Справочник. - 4-е изд., переработ. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленинград, отд-ние, 1989.)Known devices for measuring the density of liquids in calculating the mass flow rate, belonging to the class of hydrodynamic densitometers (Kremlevsky PP, Flow meters and counters: Reference. - 4th ed., Revised. And add. - L.: Engineering. Leningrad, Department , 1989.)

Известно устройство гидродинамического измерения плотности, в котором скорость среды измеряется методом нулевого перепада давления и методом переменного перепада давления измеряется скоростной напор с помощью сужающего устройства в рабочих условиях возможного непрерывного изменения. (Пат. РФ №2273016, опубл. 27.03. 2006 г.)A device for hydrodynamic density measurement is known, in which the medium velocity is measured by the method of zero pressure drop and the method of variable pressure difference measures the pressure head using a narrowing device under operating conditions of a possible continuous change. (Pat. RF №2273016, publ. 27.03. 2006)

Недостатком устройства является то, что оно предназначено для измерения параметров однородной жидкости, которая легко проходит через сужающее русло, но при измерении параметров смеси, у которой плотность компонентов разная, например, нефти, происходит осаждение мельчайших твердых (асфальтосмолопарафиновых) включений на диафрагме - в месте сужения и оно забивается (эффект Джоуля-Томсона). Дальнейшее измерение не возможно или происходит с погрешностями.The disadvantage of this device is that it is designed to measure the parameters of a homogeneous liquid that easily passes through a narrowing channel, but when measuring the parameters of a mixture with a different density of components, for example, oil, the smallest solid (asphalt-resin-paraffin) inclusions are deposited on the diaphragm - in place narrowing and it gets clogged (Joule-Thomson effect). Further measurement is not possible or occurs with errors.

Известны также расходомеры расширяющего типа, использующие в качестве датчиков давления - канал с набором в той или иной последовательности элементов диффузорно-конфузорного типа.Expanding type flow meters are also known, using as a pressure transducer a channel with a set of diffuser-confuser elements in a given sequence.

Известно устройство для измерения расхода текучих сред (Пат. RU №2157973, опубл. 20.10.2000 г.). В известном устройстве датчик в форме трубчатого тела имеет входной патрубок, участок-диффузор, участок с максимальным сечением, участок-конфузор и выходной патрубок. На основании измеренных дифференциальными манометрами перепадов давления в трех сечениях определяется расход по известным формулам с помощью вычислителя.A device for measuring the flow rate of fluids (Pat. RU No. 2157973, publ. 10/20/2000). In the known device, the sensor in the form of a tubular body has an inlet pipe, a diffuser section, a section with a maximum cross section, a confuser section and an output pipe. Based on the differential pressure measured by differential pressure gauges in three sections, the flow rate is determined by known formulas using a calculator.

Недостаток известного устройства заключается в отсутствии автоматической коррекции плотности «эталонной» жидкости по температуре и давлению применительно к рабочим условиям измеряемой среды, что сказывается на точности измерения параметров жидкости.A disadvantage of the known device is the lack of automatic correction of the density of the "reference" liquid by temperature and pressure in relation to the operating conditions of the medium being measured, which affects the accuracy of the measurement of liquid parameters.

Известен плотномер жидких или газообразных сред, содержащий петлеобразную трубу равного сечения, состоящую из восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвей, три отборника давления, установленные соответственно на этих ветвях, два датчика разности давления, датчик абсолютного давления, датчик температуры рабочей среды, импульсные трубки с «эталонной» жидкостью, воспринимающие давление рабочей среды непосредственно контактным методом, и регистрирующий блок, при этом, плотномер снабжен датчиком температуры «эталонной» жидкости, и дополнительным отборником давления, размещенным на корпусе термометра датчика температуры «эталонной» жидкости, а отборники давления, установленные на восходящей, нисходящей ветвях петлеобразной трубы и отборник давления, размещенный на корпусе термометра, расположены на одном уровне в нижней части петли. (Патент RU №67263 Плотномер жидких или газообразных сред. Опубл. 10.10.2007 г. Бюл. №28)Known densitometer of liquid or gaseous media, containing a loop-shaped pipe of equal cross section, consisting of ascending, horizontal and descending branches, three pressure selectors installed respectively on these branches, two pressure difference sensors, absolute pressure sensor, temperature sensor, impulse tubes with " reference "fluid, perceiving the pressure of the working medium directly by the contact method, and the recording unit, while the densitometer is equipped with a temperature sensor of the" reference "fluid, and additional ADDITIONAL sampler pressure placed on the housing of the thermometer "reference" liquid temperature sensor, and pressure sockets are installed on the ascending, descending branches of the loop and tube sampler pressure placed on the thermometer casing at the same level in the lower hinge part. (Patent RU No. 67263 Density meter of liquid or gaseous media. Publ. 10.10.2007, Bull. No. 28)

Работа известной конструкции основана на методе сравнения плотности «эталонной» жидкости, находящейся в статике, с плотностью рабочей среды, находящейся в динамике, что на порядок повышает точность измерения. Расход рабочей среды определяется по измеренным значениям The work of the known construction is based on the method of comparing the density of the "reference" fluid, which is in static, with the density of the working medium, which is in dynamics, which increases the measurement accuracy by an order of magnitude. The flow rate of the working medium is determined by the measured values

плотности рабочей среды, потерям на трение на длине петли трубопровода и его диаметру.density of the working medium, friction losses along the length of the loop of the pipeline and its diameter.

К недостаткам полезной модели можно отнести появление погрешности в измерении расхода продукции нефтяных скважин из-за изменения диаметра трубопровода вследствие кругового отложения в нем асфальто-парафиновых включений. А поскольку измерение расхода определяется в зависимости от потерь на трение и диаметра трубопровода, то их изменение влечет за собой погрешности в измерении.The disadvantages of the utility model include the appearance of errors in measuring the flow rate of oil wells due to changes in the diameter of the pipeline due to the circular deposition of asphalt-paraffin inclusions in it. And since the flow measurement is determined depending on the friction losses and the diameter of the pipeline, their change entails measurement errors.

Задачей заявляемой полезной модели является повышение точности измерения расхода и плотности рабочей жидкости.The objective of the claimed utility model is to increase the accuracy of measuring the flow rate and density of the working fluid.

Указанная задача решается тем, что в плотномере - расходомере жидких сред, содержащем входной патрубок, измерительную колонку, выполненную из вертикальной и горизонтальной ветвей, выходной патрубок, датчик абсолютного давления, датчик температуры рабочей среды, отборники давления, установленные соответственно на вертикальной и горизонтальной ветвях, два датчика разности давления, импульсные трубки, залитые «эталонной» жидкостью, воспринимающие давление рабочей среды непосредственно контактным методом, датчик температуры «эталонной» жидкости и дополнительный отборник давления, установленные на гильзе, залитой «эталонной» жидкостью и регистрирующий блок, горизонтальная ветвь измерительной колонки содержит участок калиброванного трубопровода длиной L1 меньшего диаметра D1 и участок калиброванного трубопровода длиной L2 с резким расширением его диаметра D2 в выходном патрубке, причем, отношение квадратов , а выбор длин осуществляется из условия: L1=(2÷3)D1 и L2=(3÷4)D2, и снабжена вторым отборником давления, расположенным от первого отборника давления на расстоянии L=(2÷3)D2 на участке диаметром D2, при этом первый и второй отборники давления соединены импульсными трубками, залитыми «эталонной» жидкостью, с первым датчиком разности давления, а вертикальная This problem is solved by the fact that in the densitometer - a flowmeter of liquid media containing an inlet pipe, a measuring column made of vertical and horizontal branches, an outlet pipe, an absolute pressure sensor, a temperature sensor for the medium, pressure collectors mounted respectively on the vertical and horizontal branches, two pressure difference sensors, impulse tubes filled with a “reference” liquid, perceiving the pressure of the working medium directly by the contact method, a “standard” temperature sensor fluid and additional sampler pressure mounted on the sleeve, flooded "reference" liquid and the recording unit, the horizontal branch of the measuring column comprising a calibrated duct section length L 1, larger diameter D 1 and the calibrated pipeline section length L 2 from the sharp expansion of the diameter D 2 at the output branch pipe, moreover, the ratio of squares , and the selection of lengths is carried out from the condition: L 1 = (2 ÷ 3) D 1 and L 2 = (3 ÷ 4) D 2 , and is equipped with a second pressure sampler located from the first pressure sampler at a distance L = (2 ÷ 3) D 2 in a section with a diameter of D 2 , while the first and second pressure taps are connected by impulse tubes filled with a “reference” liquid with the first pressure difference sensor, and the vertical

ветвь измерительной колонки с диаметром D выполнена с внутренним покрытием, снижающим сопротивление движению потока жидкости, и снабжена вторым - верхним отборником давления, расположенным от первого - нижнего отборника давления на расстоянии H=(1÷1,5)D, причем первый - нижний отборник давления вертикальной ветви и дополнительный отборник давления на упомянутой гильзе расположены на одном уровне и соединены со вторым датчиком разности давления импульсными трубками с «эталонной» жидкостью, а верхний - второй отборник давления соединен с упомянутой гильзой импульсными трубками с «эталонной» жидкостью. Плотность и расход жидкой среды определяются соответственно по формулам:the branch of the measuring column with a diameter D is made with an inner coating that reduces resistance to the movement of the fluid flow and is equipped with a second - upper pressure tester located at a distance of H = (1 ÷ 1.5) D from the first - lower tester, and the first is the lower tester the pressure of the vertical branch and the additional pressure tester on the said sleeve are located at the same level and are connected to the second pressure difference sensor by impulse tubes with a "reference" liquid, and the upper one, the second pressure tester is connected to the wrinkled sleeve impulse tubes with a "reference" fluid. The density and flow rate of a liquid medium are determined respectively by the formulas:

, ,

, ,

где: ρж - плотность жидкости, кг/м3;where: ρ W - the density of the liquid, kg / m 3 ;

ρtэт - плотность «эталонной» жидкости, приведенная к рабочим условиям, кг/м3;ρ tet is the density of the "reference" fluid, reduced to operating conditions, kg / m 3 ;

ΔР - разность давлений между столбом «эталонной» жидкости и суммой гидростатического давления жидкой среды и потерями на трение на участке высоты Н трубопровода, Па;ΔР is the pressure difference between the column of the "reference" liquid and the sum of the hydrostatic pressure of the liquid medium and friction losses at the site of the height H of the pipeline, Pa;

g - ускорение свободного падения, м/с;g is the acceleration of gravity, m / s;

Н - расстояние между верхней и нижней точками отбора давления, м;N is the distance between the upper and lower points of pressure selection, m;

М - массовый расход жидкой среды, кг/с;M is the mass flow rate of the liquid medium, kg / s;

D1 и D2 - соответственно диаметры калиброванных труб меньшего и большего диаметра, м;D 1 and D 2 - respectively, the diameters of the calibrated pipes of smaller and larger diameters, m;

ΔP1 - перепад давления, измеренный на длине L2, трубопровода D2, Па.ΔP 1 is the pressure drop measured over the length L 2 of the pipeline D 2 , Pa.

Кроме того, датчик абсолютного давления жидкой среды, датчик температуры жидкой среды, датчик температуры «эталонной» жидкости, а также два датчика разности давления связаны с регистрирующим блоком.In addition, the absolute pressure sensor of the liquid medium, the temperature sensor of the liquid medium, the temperature sensor of the “reference” liquid, as well as two pressure difference sensors are connected to the recording unit.

Внутреннее покрытие вертикальной ветви трубопровода с диаметром D может быть выполнено стеклованием или с помощью эпоксидного слоя или другого материала, снижающего сопротивление движению потока жидкости.The inner coating of the vertical branch of the pipeline with a diameter D can be performed by glass transition or using an epoxy layer or other material that reduces the resistance to movement of the fluid flow.

На фиг.1 представлено устройство в статике.Figure 1 shows the device in statics.

Плотномер - расходомер содержит входной патрубок 1, датчик абсолютного давления 2, вертикальную ветвь 3 с диаметром D, которая снабжена нижним (первым) отборником (датчиком) давления 4, верхним (вторым) отборником (датчиком) давления 5 с расстоянием между ними Н=(1÷1,5)D, выбранным из источника: А.Д.Альтшуль, Л.С.Животовский, Л.П.Иванов «Гидравлика и аэродинамика», М., Стройиздат, 1985 г., гильзой 6 с «эталонной» жидкостью, на которой установлен термометр (датчик температуры) «эталонной» жидкости 7 и дополнительный отборник (датчик) давления 8, причем, отборник (датчик) давления 5 соединен импульсной трубкой с «эталонной» жидкостью 9 с упомянутой гильзой 6, а нижний отборник (датчик) давления 4 и дополнительный отборник (датчик) давления 8 находятся на одном уровне и соединены импульсными трубками с «эталонной» жидкостью 11 и 12 соответственно с первым датчиком разности давления 13. На вертикальной ветви 3 установлен термометр (датчик температуры) жидкой среды (измеряемой жидкости) 14. В качестве «эталонной» жидкости используется жидкость, непосредственно контактирующая с измеряемой жидкостью, но не смешивающаяся с ней, например, кремнеорганическая, имеющая известные коэффициенты объемного расширения и сжатия.The densitometer - flow meter contains an inlet pipe 1, an absolute pressure sensor 2, a vertical branch 3 with a diameter D, which is equipped with a lower (first) pressure sampler (sensor) 4, an upper (second) pressure sampler (sensor) 5 with a distance between them H = ( 1 ÷ 1,5) D, selected from the source: A.D. Altshul, L.S. Zhivotovsky, L.P. Ivanov “Hydraulics and aerodynamics”, M., Stroyizdat, 1985, sleeve 6 with “reference” the liquid on which the thermometer (temperature sensor) of the “reference” liquid 7 and the additional pressure selector (sensor) 8 are installed, and nickname (sensor) of pressure 5 is connected by a pulse tube with a "reference" liquid 9 to the mentioned sleeve 6, and the lower pressure sampler (sensor) 4 and an additional pressure sampler (sensor) 8 are at the same level and are connected by pulse tubes with a "reference" liquid 11 and 12, respectively, with the first pressure difference sensor 13. A thermometer (temperature sensor) of a liquid medium (measured liquid) is installed on the vertical branch 3 14. A liquid that is in direct contact with the measured liquid is used as a “reference” liquid, but e miscible with it, such as organosilicon having known coefficients of volumetric expansion and contraction.

Горизонтальная ветвь 15 измерительной колонки изготовлена с переменным диаметром и имеет участок 16 калиброванного (одного диаметра) трубопровода длиной L1 с меньшим диаметром D1 и участок 17 калиброванного The horizontal branch 15 of the measuring column is made with a variable diameter and has a section 16 of a calibrated (one diameter) pipe length L 1 with a smaller diameter D 1 and section 17 calibrated

трубопровода с резким увеличением диаметра D2 и длиной L2, где: L1=(2÷3)D1, и L2=(3÷4)D2, а , взяты из источника: А.Д.Альтшуль, Л.С.Животовский, Л.П.Иванов «Гидравлика и аэродинамика», М., Стройиздат, 1985 г. На участке 17 расположен первый датчик давления 18 и расположенный от него на расстоянии L=(2÷3)D2 на одном уровне второй датчик давления 19. Датчики давления 18 и 19 соединены импульсными трубками с «эталонной» жидкостью 20 и 21 соответственно со вторым датчиком разности давления 22. Участок 17 заканчивается выходным патрубком.pipeline with a sharp increase in diameter D 2 and length L 2 , where: L 1 = (2 ÷ 3) D 1 , and L 2 = (3 ÷ 4) D 2 , and taken from the source: A.D. Altshul, L.S. Zhivotovsky, L.P. Ivanov “Hydraulics and Aerodynamics”, M., Stroyizdat, 1985. The first pressure sensor 18 is located at section 17 and is located at a distance from it L = (2 ÷ 3) D 2 at one level, the second pressure sensor 19. The pressure sensors 18 and 19 are connected by impulse tubes with a "reference" liquid 20 and 21, respectively, with the second pressure difference sensor 22. Section 17 ends with an outlet pipe.

Датчик абсолютного давления 2, термометр «эталонной» жидкости 7, термометр измеряемой жидкости 14 и два датчика разности давления 13 и 22 связаны с регистрирующим блоком 23 (БОИ - блок обработки информации), который по заложенной в нем программе рассчитывает плотность измеряемой жидкости, ее расход и выдает на средство визуализации, например, компьютер (на фиг. не показан). В месте контакта эталонной жидкости с измеряемой жидкостью выполнены «мини» камеры для передачи давления (на фиг. не показаны).Absolute pressure sensor 2, a “reference” liquid thermometer 7, a measured liquid thermometer 14, and two pressure difference sensors 13 and 22 are connected to a recording unit 23 (BOI - information processing unit), which calculates the density of the measured liquid and its flow rate using the program laid down in it and outputs to the visualization tool, for example, a computer (not shown in FIG.). In the place of contact of the reference fluid with the measured fluid, “mini” chambers for transmitting pressure are made (not shown in FIG.).

Плотномер - расходомер жидких сред работает следующим образом.Density meter - a flowmeter of liquid media works as follows.

Жидкая среда (измеряемая жидкость) «Q» поступает из входного патрубка, (где датчиком абсолютного давления 2 измеряется давление измеряемой жидкости и передается на блок 23), на вход восходящей ветви 3 и поднимается по ней, при этом нижний отборник (датчик) давления 4 передает давление в минусовую камеру датчика разности давления 13 по импульсной трубке с «эталонной» жидкостью 11, а верхний отборник (датчик) давления 5 передает давление через гильзу с «эталонной» жидкостью 6 и импульсные трубки 9 и 12 в плюсовую камеру датчика разности давления 13, показания которых поступают на блок 23. Термометр 8 измеряет температуру «эталонной» жидкости. На выходе из вертикальной ветви Liquid medium (measured liquid) “Q” comes from the inlet pipe (where the absolute pressure sensor 2 measures the pressure of the measured liquid and passes to block 23), and rises along it to the input of the ascending branch 3, while the lower pressure sampler (sensor) 4 transfers pressure to the negative chamber of the pressure difference sensor 13 through a pulse tube with a “reference” liquid 11, and the upper pressure sampler (sensor) 5 transfers pressure through a sleeve with a “reference” liquid 6 and pulse tubes 9 and 12 to the positive chamber of the pressure difference sensor 13 , by the readings of which are sent to block 23. Thermometer 8 measures the temperature of the "reference" liquid. At the exit of the vertical branch

температура измеряемой жидкости измеряется датчиком температуры 14, показания которого поступают на блок 23.the temperature of the measured liquid is measured by a temperature sensor 14, the readings of which are sent to block 23.

При прохождении жидкости по горизонтальной ветви первый датчик давления 18 передает показания в минусовую камеру второго датчика разности давления 22, второй датчик давления 19 передает показания в плюсовую камеру датчика разности давления 22, который связан с регистрирующим блоком 23.When liquid flows along a horizontal branch, the first pressure sensor 18 transmits readings to the negative chamber of the second pressure difference sensor 22, the second pressure sensor 19 transmits readings to the plus chamber of the pressure difference sensor 22, which is connected to the recording unit 23.

В процессе измерения используется метод сравнения статических показателей «эталонной» жидкости с изменяющимися параметрами жидкой среды.In the measurement process, a method is used to compare the static parameters of a “reference” fluid with the changing parameters of a fluid medium.

Сущность измерения раскрывается в нижеприведенном примере расчета плотности измеряемой жидкости.The essence of the measurement is disclosed in the following example of calculating the density of the measured liquid.

Измеряемый поток «Q» из входного патрубка, где происходит измерение абсолютного давления Р, поступает на вход вертикального участка трубопровода и проходит через него, при этом осуществляется измерение перепадов давления столба жидкости в двух точках: первым (нижним) датчиком давления и вторым (верхним) датчиком давления, а также температуры измеряемой жидкости tж и температуры «эталонной» жидкости tэt в гильзе. Перепад давления на восходящей ветви определяется по следующей формуле:The measured flow "Q" from the inlet pipe, where the absolute pressure P is measured, enters the inlet of the vertical section of the pipeline and passes through it, while measuring the differential pressure of the liquid column at two points: the first (lower) pressure sensor and the second (upper) a pressure sensor, as well as the temperature of the measured liquid t W and the temperature of the "reference" liquid t et in the sleeve. The pressure drop on the ascending branch is determined by the following formula:

, ,

где: ΔР - разность давлений между столбом «эталонной» жидкости и суммой давлений гидростатического столба жидкости и потерями давления на трение в восходящей ветви на расстоянии Н.where: ΔР is the pressure difference between the column of the "reference" liquid and the sum of the pressures of the hydrostatic liquid column and the friction pressure loss in the ascending branch at a distance of N.

Давление, создаваемое «эталонной» жидкостью определяется по формуле:The pressure created by the "reference" fluid is determined by the formula:

, ,

где: ρtэт - плотность «эталонной» жидкости, кг/м3,where: ρ tet is the density of the "reference" fluid, kg / m 3 ,

g - ускорение свободного падения, м/с2,g is the acceleration of gravity, m / s 2 ,

Н - расстояние между точками отбора давления, м.N is the distance between the points of pressure selection, m

ΔРж - гидростатическое давление столба жидкости, равное расстоянию Н, определяется по формуле:ΔP W - hydrostatic pressure of a liquid column equal to the distance H, is determined by the formula:

, ,

где: ρж - плотность жидкости, кг/м3.where: ρ W - the density of the liquid, kg / m 3 .

Так как расстояние Н между точками отбора давления выбирается из условия Н=(1÷1,5)D, где D - диаметр трубопровода восходящей ветви 3, то потерями на трение можно пренебречь, так как они не значительны и исходя из расчетной формулы потерь на трение:Since the distance H between the pressure selection points is selected from the condition H = (1 ÷ 1.5) D, where D is the diameter of the pipeline of the ascending branch 3, friction losses can be neglected, since they are not significant and based on the calculated loss formula for friction:

, ,

где: λ - коэффициент гидравлического сопротивления;where: λ is the coefficient of hydraulic resistance;

V - скорость потока жидкости в трубопроводе диаметром D, ограничивается числом Рейнольдса: Re=4·104, выбранным расчетно-экспериментальным путем.V is the fluid flow rate in the pipeline with a diameter of D, is limited by the Reynolds number: Re = 4 · 10 4 , selected by calculation and experimental method.

Коэффициент гидравлического сопротивления λ можно уменьшить путем выбора наименьшей шероховатости вертикальной части трубы за счет внутреннего покрытия, выполненного из эпоксидного слоя или с помощью остеклования и т.д.The coefficient of hydraulic resistance λ can be reduced by choosing the smallest roughness of the vertical part of the pipe due to the inner coating made of an epoxy layer or using vitrification, etc.

Тогда формула (1) запишется в следующем виде:Then formula (1) can be written as follows:

, ,

, ,

при этом: ρtэт20эт[1-βt(tэт-20)+КрР], кг/м3.wherein: ρ tet = ρ 20et [1-β t (t et -20) + K p P], kg / m 3 .

где: ρ20эт - плотность «эталонной» жидкости при нормальных условиях (t=20°C; Р=0,103 МПа).where: ρ 20 et is the density of the "reference" fluid under normal conditions (t = 20 ° C; P = 0.10 3 MPa).

βt - коэффициент объемного расширения «эталонной» жидкости при изменении температуры на 1°С;β t is the coefficient of volume expansion of the "reference" liquid when the temperature changes by 1 ° C;

tэт - измеренная температура «эталонной» жидкости, °С;t et - measured temperature of the "reference" fluid, ° C;

Кр - коэффициент объемного сжатия «эталонной» жидкости, 1/МПа;To p - the coefficient of volumetric compression of the "reference" fluid, 1 / MPa;

Р - абсолютное давление, МПа.P is the absolute pressure, MPa.

Коэффициенты βt и Кр берутся из государственной системы стандартных данных.The coefficients β t and K p are taken from the state standard data system.

Измерение расхода жидкости ведется с учетом измеренной плотности жидкости ρж и измеренного перепада давления на горизонтальном участке 17 трубопровода диаметром D2 с учетом диаметра D1.The measurement of fluid flow is carried out taking into account the measured fluid density ρ W and the measured pressure drop in the horizontal section 17 of the pipeline with a diameter of D 2 taking into account the diameter of D 1 .

Перепад деления ΔP1 на горизонтальном участке трубопровода D2 осуществляется по формуле (А.Д.Альтшуль, Л.С.Животовский, Л.П.Иванов «Гидравлика и аэродинамика», М., Стройиздат, 1985 г.:The division difference ΔP 1 on the horizontal section of the pipeline D 2 is carried out according to the formula (A.D. Altshul, L.S. Zhivotovsky, L.P. Ivanov "Hydraulics and aerodynamics", M., Stroyizdat, 1985:

где: ΔP1 - перепад давления, Па;where: ΔP 1 - pressure drop, Pa;

V - скорость потока в калиброванном трубопроводе диаметром D1, м/сек;V is the flow velocity in a calibrated pipeline with a diameter of D 1 , m / s;

D1 - диаметр калиброванного трубопровода м;D 1 - diameter of the calibrated pipeline m;

D2 - диаметр калиброванного трубопровода м;D 2 - diameter of the calibrated pipeline m;

ρж - плотность жидкости, кг/м3;ρ W - the density of the liquid, kg / m 3 ;

Из формулы (6) найдем скорость потока V в калиброванном трубопроводе с диаметром D1.From formula (6) we find the flow rate V in a calibrated pipeline with a diameter of D 1 .

Зная скорость V, плотность ρж и диаметр D1, определим расход массы жидкости через калиброванный трубопровод D1 по формуле:Knowing the speed V, density ρ W and diameter D 1 , we determine the flow rate of the mass of liquid through a calibrated pipeline D 1 according to the formula:

или or

. .

В предлагаемом изделии точность измерения достигается как за счет применения метода сравнения статических показателей «эталонной» жидкости In the proposed product, the measurement accuracy is achieved both through the application of the method of comparing the static parameters of the "reference" fluid

с изменяющимися параметрами рабочей среды, так и за счет использования калиброванного трубопровода с резким расширением диаметра в качестве датчика гидродинамического типа, а также сведением к минимуму потерь давления на трение путем применения поверхности с наименьшей шероховатостью на горизонтальном измерительном участке.with changing parameters of the working medium, and through the use of a calibrated pipeline with a sharp expansion of the diameter as a hydrodynamic type sensor, as well as minimizing friction pressure losses by applying the surface with the smallest roughness in the horizontal measuring section.

По предлагаемому изделию проведены лабораторные испытания на воде, получены положительные результаты, подтверждающие правильность выбора конструктивного решения измерения плотности и расхода жидкости.For the proposed product, laboratory tests on water were carried out, positive results were obtained confirming the correctness of the choice of a constructive solution for measuring the density and flow rate of a liquid.

Claims (3)

1. Плотномер-расходомер жидких сред, содержащий входной патрубок, измерительную колонку, выполненную из вертикальной и горизонтальной ветвей, выходной патрубок, датчик абсолютного давления, датчик температуры жидкой среды, отборники давления, установленные соответственно на вертикальной и горизонтальной ветвях, два датчика разности давления, импульсные трубки, залитые «эталонной» жидкостью, воспринимающие давление жидкой среды непосредственно контактным методом, датчик температуры «эталонной» жидкости и дополнительный отборник давления, установленные на гильзе, залитой «эталонной» жидкостью и регистрирующий блок, отличающийся тем, что горизонтальная ветвь измерительной колонки содержит участок калиброванного трубопровода длиной L1 меньшего диаметра D1 и участок калиброванного трубопровода длиной L2 с резким расширением его диаметра D2 в выходном патрубке, причем отношение квадратов
Figure 00000001
, а выбор длин осуществляется из условия: L1=(2÷3)D1 и L2=(3÷4)D2, и снабжена вторым отборником давления, расположенным от первого отборника давления на расстоянии L=(2÷3)D2 на участке диаметром D2, при этом первый и второй отборники давления соединены импульсными трубками, залитыми «эталонной» жидкостью, с первым датчиком разности давления, а вертикальная ветвь измерительной колонки с диаметром D выполнена с внутренним покрытием, снижающим сопротивление движению потока жидкости, и снабжена вторым - верхним отборником давления, расположенным от первого - нижнего отборника давления на расстоянии H=(1÷1,5)D, причем первый - нижний отборник давления вертикальной ветви и дополнительный отборник давления на упомянутой гильзе расположены на одном уровне и соединены со вторым датчиком разности давления импульсными трубками с «эталонной» жидкостью, а верхний - второй отборник давления соединен с упомянутой гильзой импульсными трубками с «эталонной» жидкостью, а плотность и расход жидкой среды определяется соответственно по формулам:
1. A densitometer-flowmeter of liquid media containing an inlet pipe, a measuring column made of vertical and horizontal branches, an outlet pipe, an absolute pressure sensor, a temperature sensor for the liquid medium, pressure taps mounted respectively on the vertical and horizontal branches, two pressure difference sensors, impulse tubes filled with a "reference" liquid, perceiving the pressure of a liquid medium directly by the contact method, a temperature sensor of the "reference" liquid and an additional pressure selector lines installed on a sleeve filled with a “reference” fluid and a recording unit, characterized in that the horizontal branch of the measuring column contains a section of a calibrated pipeline of length L 1 of smaller diameter D 1 and a section of a calibrated pipeline of length L 2 with a sharp expansion of its diameter D 2 in the outlet the nozzle, and the ratio of the squares
Figure 00000001
, and the selection of lengths is carried out from the condition: L 1 = (2 ÷ 3) D 1 and L 2 = (3 ÷ 4) D 2 , and is equipped with a second pressure sampler located from the first pressure sampler at a distance L = (2 ÷ 3) D 2 in the section with a diameter of D 2 , while the first and second pressure sampling devices are connected by impulse tubes filled with a “standard” liquid with the first pressure difference sensor, and the vertical branch of the measuring column with a diameter D is made with an inner coating that reduces the resistance to movement of the fluid flow, and equipped with a second - upper pressure tester located from the first - lower pressure tester at a distance H = (1 ÷ 1.5) D, and the first - the lower pressure tester of the vertical branch and an additional pressure tester on the mentioned sleeve are located at the same level and are connected to the second pressure difference sensor by pulse tubes with a “reference” liquid, and the upper is the second pressure tester connected to the mentioned sleeve by impulse tubes with a "reference" liquid, and the density and flow rate of the liquid medium is determined respectively by the formulas:
Figure 00000002
,
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000003
,
где ρж - плотность жидкости, кг/м3;where ρ W - the density of the liquid, kg / m 3 ; ρtэт - плотность «эталонной» жидкости, приведенная к рабочим условиям, кг/м3;ρ tet is the density of the "reference" fluid, reduced to operating conditions, kg / m 3 ; ΔР - разность давлений между столбом «эталонной» жидкости и суммой гидростатического давления жидкой среды и потерями на трение на участке высоты Н трубопровода, Па;ΔР is the pressure difference between the column of the "reference" liquid and the sum of the hydrostatic pressure of the liquid medium and friction losses at the site of the height H of the pipeline, Pa; g - ускорение свободного падения, м/с;g is the acceleration of gravity, m / s; Н - расстояние между верхней и нижней точками отбора давления, м;N is the distance between the upper and lower points of pressure selection, m; М - массовый расход жидкой среды, кг/с;M is the mass flow rate of the liquid medium, kg / s; D1 и D2 - соответственно диаметры калиброванных труб меньшего и большего диаметра, м;D 1 and D 2 - respectively, the diameters of the calibrated pipes of smaller and larger diameters, m; ΔP1 - перепад давления, измеренный на длине L2, трубопровода D2, Па.ΔP 1 is the pressure drop measured over the length L 2 of the pipeline D 2 , Pa.
2. Плотномер-расходомер жидких сред по п.1, отличающийся тем, что датчик абсолютного давления жидкой среды, датчик температуры жидкой среды, датчик температуры «эталонной» жидкости, а также два датчика разности давления соединены с регистрирующим блоком.2. The density meter-liquid flow meter according to claim 1, characterized in that the absolute pressure sensor of the liquid medium, the temperature sensor of the liquid medium, the temperature sensor of the "reference" liquid, as well as two pressure difference sensors are connected to the recording unit. 3. Плотномер-расходомер жидких сред по п.1, отличающийся тем, что внутреннее покрытие вертикальной ветви трубопровода диаметром D, снижающее сопротивление движению потока жидкости, может быть выполнено, например, остеклованием или с помощью эпоксидного слоя и другого материала.
Figure 00000004
3. The densitometer-flowmeter of liquid media according to claim 1, characterized in that the inner coating of the vertical branch of the pipeline with a diameter of D, which reduces the resistance to movement of the fluid flow, can be performed, for example, by glazing or using an epoxy layer and other material.
Figure 00000004
RU2007145985/22U 2007-12-10 2007-12-10 DENSITY-FLOW METER FLUID RU73485U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007145985/22U RU73485U1 (en) 2007-12-10 2007-12-10 DENSITY-FLOW METER FLUID

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007145985/22U RU73485U1 (en) 2007-12-10 2007-12-10 DENSITY-FLOW METER FLUID

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU73485U1 true RU73485U1 (en) 2008-05-20

Family

ID=39799290

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007145985/22U RU73485U1 (en) 2007-12-10 2007-12-10 DENSITY-FLOW METER FLUID

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU73485U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109813630A (en) * 2017-11-21 2019-05-28 中蓝连海设计研究院 A kind of sampling type gradiomanometer and its density measuring method
CN114199313A (en) * 2021-12-20 2022-03-18 上海铭控传感技术有限公司 Input type liquid measuring system and measuring method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109813630A (en) * 2017-11-21 2019-05-28 中蓝连海设计研究院 A kind of sampling type gradiomanometer and its density measuring method
CN114199313A (en) * 2021-12-20 2022-03-18 上海铭控传感技术有限公司 Input type liquid measuring system and measuring method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5693891A (en) Flowmeter for measuring the flow rate of a two phase fluid in a pipe
US20110296911A1 (en) Method and apparatus for measuring the density of a flowing fluid in a conduit using differential pressure
CN100398998C (en) Crude oil-natural gas-water three-phase flow meter
RU2378638C2 (en) Density metre-flow metre of fluid media
CN105675444A (en) Three-tube hybrid-type plastic fluid funnel viscosity on-line measuring device and method
RU2348918C2 (en) Density gauge for liquid or gaseous mediums
RU2359247C1 (en) Density metre-flow metre for liquid and gaseous media
RU73485U1 (en) DENSITY-FLOW METER FLUID
RU166008U1 (en) DEVICE FOR MEASURING LIQUID MEDIA PARAMETERS
CN103245387A (en) Small-liquid-amount gas-liquid two-phase oil well meter
RU73072U1 (en) DENSITY-FLOW METER OF LIQUID OR GAS MEDIA
RU2634081C2 (en) Device for measuring parameters of gas-liquid mixture obtained from oil wells
RU72763U1 (en) DENSITY-FLOW METER OF LIQUID OR GAS MEDIA
CA2972625A1 (en) Ultrasonic viscometer
RU164946U1 (en) DEVICE FOR MEASURING PARAMETERS OF LOW-VISCOUS AND VISCOUS FLUIDS IN A PIPELINE
RU2571473C1 (en) Device for carrying out research of gas-liquid stream
RU67263U1 (en) DENSITY OF LIQUID OR GAS MEDIA
RU15787U1 (en) DENSITY OF LIQUID MEDIA
RU11342U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE DENSITY OF LIQUID AND GAS-LIQUID FLOWS
RU2632999C2 (en) Device for measuring parameters of liquid media in pipeline
CN208705194U (en) Oil-water mixture density and pure oil flow measuring device
RU164355U1 (en) VOLUME-MASS LIQUID GAS FLOW METER
CA2733469A1 (en) Device for measuring rates in individual phases of a multiphase flow
CN201688871U (en) Gas-liquid two-phase flowmeter
CN105783984A (en) Method and apparatus for measuring gas-liquid two-phase flow based on optical fiber probe method

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20081211