UA54349A

UA54349A - Gas flow rate meter

Info

Publication number: UA54349A
Application number: UA2002119540A
Authority: UA
Inventors: Олексій Володимирович Кравченко
Original assignee: Олексій Володимирович Кравченко
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2003-02-17

Abstract

The proposed gas flow rate meter contains a cylindrical casing, a nozzle, a cylindrical pipe connection, and a conical extension that are arranged coaxially and in series, and low pressure and high pressure transducers. The proposed device is installed between the sections of the monitored pipeline. The high-pressure transducer is installed at the inlet of the cylindrical casing. Additionally, the device contains a ring-shaped chamber. The diameter of the cylindrical casing is equal to the internal diameter of the monitored pipeline. At the inlet and outlet of the cylindrical casing, perforated disks are installed that have cylindrical holes with the axes parallel to the axis of the proposed device. The cylindrical pipe connection has longitudinal slots coupled with the cavity of the ring-shaped chamber that is arranged coaxially relative to the pipe connection. The diameter of the ring-shaped chamber more than 1.5 times exceeds the diameter of the pipe connection. The low-pressure transducer is installed in the ring-shaped chamber.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до вимірювальної техніки у галузі вимірювання об'єму або маси газів шляхом 2 пропускання їх крізь вимірювальні пристрої безперервним потоком, наприклад до вимірювання витрати газу, що транспортують по газопроводам різного призначення, у тому числі магістральних.The invention relates to measuring equipment in the field of measuring the volume or mass of gases by passing them through measuring devices in a continuous flow, for example, to measuring the flow of gas transported through gas pipelines of various purposes, including main ones.

Відомий пристрій для вимірювання витрати газу, що включає мірну діафрагму, корпус для її встановлення та під'єднання Її до трубопроводу, а також датчики вимірювання тиску до і після діафрагми (11.A well-known device for measuring gas flow, which includes a measuring diaphragm, a case for its installation and connecting it to the pipeline, as well as pressure measurement sensors before and after the diaphragm (11.

Недоліком цієї конструкції є те, що площа поперечного перерізу струменю потоку за діафрагмою спочатку 70 зменшується, тому виміряний перепад тиску відноситься саме до цієї площі, а не до площі отвору діафрагми. Це потребує введення поправки - "коефіцієнту витрати" до виміряного таким чином потоку, для стабілізації якого вхідну крайку діафрагми виконують як можна більш гостріше. Але з часом, а також при наявності в потоці газу твердих частинок, ця крайка притуплюється, що різко знижує точність заміру за рахунок зриву потоку та підсилення турбулентних явищ. Турбулентні явища можуть бути також підсилені наявністю колін та інших 12 перешкод в трубопроводі. Внаслідок цього для вимірювача витрати газу, який містить мірну діафрагму, при встановлюванні на трубопроводі необхідна наявність прямолінійних ділянок довжиною 50 - 100 діаметрів трубопроводу до і після мірної діафрагми. Через низьку ерозійну стійкість відбувається швидкий знос мірних діафрагм, що потребує частішої їх заміни і, як наслідок, високих експлуатаційних витрат.The disadvantage of this design is that the cross-sectional area of the flow jet behind the diaphragm initially 70 decreases, so the measured pressure drop refers to this area, and not to the area of the diaphragm opening. This requires the introduction of a correction - a "flow coefficient" to the flow measured in this way, to stabilize which the inlet edge of the diaphragm is made as sharp as possible. But over time, as well as in the presence of solid particles in the gas flow, this edge becomes blunt, which sharply reduces the accuracy of the measurement due to the disruption of the flow and the strengthening of turbulent phenomena. Turbulent phenomena can also be enhanced by the presence of elbows and other 12 obstacles in the pipeline. As a result, for the gas flow meter, which contains a measuring diaphragm, when installing on the pipeline, it is necessary to have straight sections with a length of 50 - 100 diameters of the pipeline before and after the measuring diaphragm. Due to low erosion resistance, measuring diaphragms wear out quickly, which requires more frequent replacement and, as a result, high operating costs.

Найбільш близьким аналогом винаходу є пристрій для вимірювання витрати газу, виконаний у вигляді трубокThe closest analogue of the invention is a device for measuring gas consumption, made in the form of tubes

Вентурі, що включає послідовно і співвісно розташовані циліндричну частину, сопло, циліндричний патрубок, конічну насадку, а також датчики тиску, що встановлені на циліндричній насадці перед соплом і на циліндричному патрубку після сопла |21.Venturi, which includes a sequentially and coaxially arranged cylindrical part, a nozzle, a cylindrical nozzle, a conical nozzle, as well as pressure sensors installed on a cylindrical nozzle in front of the nozzle and on a cylindrical nozzle after the nozzle |21.

Недоліком відомої конструкції пристрою для вимірювання витрати газу є розміщення датчика перед соплом, який вимірює прохідний через трубопровід потік, струмінь якого є турбулентним і для можливості його заміру лінійна частина трубопроводу перед датчиком повинна мати не менше 24 діаметрів трубопроводу. Другий « датчик тиску, що встановлений на циліндричному патрубку, знаходиться в зоні кільцевого "прилиплого" шару, котрий неминуче виникає при проходженні потоку поблизу нерухомої поверхні і котрий спотворює форму та розміри перерізу вимірювальної ділянки, що знижує точність вимірювання. Крім того, відомі пристрої для вимірювання витрати газу мають великі лінійні розміри (11 діаметрів трубопроводу), а також вагу та вартість о виготовлення. «ІThe disadvantage of the known design of the device for measuring gas flow is the placement of the sensor in front of the nozzle, which measures the flow passing through the pipeline, the jet of which is turbulent, and to be able to measure it, the linear part of the pipeline in front of the sensor must have at least 24 diameters of the pipeline. The second "pressure sensor, which is installed on the cylindrical nozzle, is located in the zone of the annular "sticky" layer, which inevitably occurs when the flow passes near a stationary surface and which distorts the shape and dimensions of the section of the measuring area, which reduces the accuracy of the measurement. In addition, known devices for measuring gas flow have large linear dimensions (11 pipe diameters), as well as weight and manufacturing cost. "AND

В основу винаходу поставлена задача усунення вказаних недоліків і створення більш компактної конструкції зі значно зменшеними геометричними розмірами, полегшеною вагою та зменшеною собівартістю. оThe invention is based on the task of eliminating the indicated shortcomings and creating a more compact design with significantly reduced geometric dimensions, light weight and reduced cost. at

Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для вимірювання витрати газу, що включає співвісно і «І послідовно з'єднані циліндричну частину, сопло, циліндричний патрубок і конічну насадку і виконаний з 32 можливістю співвісного під'єднання до трубопроводу, а також датчики для виміру високого та низького тисків, о причому датчик для заміру високого тиску встановлений у вхідній циліндричній частині, і згідно винаходу, він оснащений кільцевою камерою, вхідна циліндрична частина виконана із внутрішнім діаметром, рівним внутрішньому діаметру трубопроводу, і оснащена на вході і виході перфорованими дисками з циліндричними « каналами, вісі яких паралельні вісі пристрою, а циліндричний патрубок виконаний з перфорацією у вигляді З повздовжніх щілинних пазів, сполучених з порожниною коаксіальне розміщеної кільцевої камери, діаметр якої с щонайменше у 1,5 рази перевищує діаметр циліндричного патрубка, при цьому датчик для заміру низького тиску з» встановлений у кільцевій камері.The task is solved by the fact that the device for measuring gas flow, which includes a coaxially and serially connected cylindrical part, a nozzle, a cylindrical nozzle and a conical nozzle and is made with the possibility of coaxial connection to the pipeline, as well as sensors for measuring high and low pressure, and the sensor for measuring high pressure is installed in the inlet cylindrical part, and according to the invention, it is equipped with an annular chamber, the inlet cylindrical part is made with an inner diameter equal to the inner diameter of the pipeline, and is equipped with perforated disks with cylindrical " channels, the axes of which are parallel to the axis of the device, and the cylindrical nozzle is made with perforation in the form of longitudinal slotted grooves connected to the cavity of a coaxially placed ring chamber, the diameter of which is at least 1.5 times greater than the diameter of the cylindrical nozzle, while the sensor for measuring low pressure with" installed in the ring chamber.

Суть винаходу пояснює креслення (Фіг.), на якому зображений у розрізі під'єднаний до трубопроводу пристрій для вимірювання витрати газу.The essence of the invention is explained by the drawing (Fig.), which shows a cross-section of a device for measuring gas flow connected to a pipeline.

Пристрій містить циліндричну частину (форкамеру) 1 з перфорованим диском на вході 2 і перфорованим і-й диском на виході З і датчиком для заміру високого тиску 4, сопло 5, циліндричну насадку 6 з перфорацією 7, «їз» сполучену з коаксіальне розміщеною кільцевою камерою 8, що оснащена датчиком для заміру низького тиску 9, а також конічну насадку 10. о Пристрій для вимірювання витрати газу працює наступним чином. «їз» 20 Вихідний турбулентний потік з трубопроводу перед входом в форкамеру 1 розбивається перфорованим диском 2 на безліч дрібних вихрових струменів, турбулентність котрих вже послаблена за рахунок розщеплення с загального вихору струменя і тертя на границях мікроструменів, викликаючих втрату енергії турбулентності. На встановлений в форкамері 1 датчик для заміру високого тиску 4 впливає струмінь з різко зниженою турбулентністю, що підвищує експлуатаційну точність вимірювача витрати газу. Далі потік надходить крізь 25 перфорований диск З на виході в сопло 5, де відбувається подальша витрата турбулентності шляхом зниження в. мікроструменів потоку за рахунок проходження через додатковий перфорований диск та спеціальної форми сопло, що забезпечує підвищення витрат енергії турбулентності в мікроструменях, що стискуються. Сопло 5 формує потік, суворо паралельний вісі вимірювача витрати газу на вході в циліндричний патрубок 6, де кільцевий "прилиплий" шар витискується через повздовжні щілинні пази - перфорацію 7 в коаксіальне розміщену 60 кільцеву камеру 8 з встановленим в ній датчиком виміру низького тиску 9. Наявність кільцевої камери 8 дозволяє вивести з потоку датчик для виміру низького тиску 9, що виключає появу в потоці турбулентностей, викликаних стороннім елементом, чим досягається висока стійкість геометричних параметрів зеродинамічного розрізу вимірювальної ділянки, що також підвищує експлуатаційну точність пристрою для вимірювання витрати газу. Потім потік надходить у конічну насадку 10 (дифузор), що забезпечує плавне, без зривів та завихрень бо надходження потоку в трубопровід.The device includes a cylindrical part (prechamber) 1 with a perforated disc at the inlet 2 and a perforated disc at the outlet C and a sensor for measuring high pressure 4, a nozzle 5, a cylindrical nozzle 6 with perforation 7, a "pass" connected to a coaxially placed annular chamber 8, which is equipped with a sensor for measuring low pressure 9, as well as a conical nozzle 10. o The device for measuring gas flow works as follows. "ride" 20 The outgoing turbulent flow from the pipeline before entering the pre-chamber 1 is broken by a perforated disk 2 into many small vortex jets, the turbulence of which is already weakened due to the splitting of the general vortex of the jet and friction at the boundaries of the microjets, causing the loss of turbulence energy. The high-pressure sensor 4 installed in the pre-chamber 1 is affected by a jet with sharply reduced turbulence, which increases the operational accuracy of the gas flow meter. Next, the flow enters through 25 perforated disk C at the exit to the nozzle 5, where the turbulence is further dissipated by reducing in. flow microjets due to passage through an additional perforated disk and a special nozzle shape, which ensures an increase in turbulence energy consumption in compressible microjets. The nozzle 5 forms a flow strictly parallel to the axis of the gas flow meter at the entrance to the cylindrical nozzle 6, where the annular "sticky" layer is squeezed out through the longitudinal slit grooves - perforation 7 into the coaxially placed 60 annular chamber 8 with a low pressure measurement sensor 9 installed in it. Availability ring chamber 8 allows you to remove the sensor for measuring low pressure 9 from the flow, which eliminates the appearance of turbulence in the flow caused by an extraneous element, which achieves high stability of the geometric parameters of the zero-dynamic section of the measuring section, which also increases the operational accuracy of the device for measuring gas flow. Then the flow enters the conical nozzle 10 (diffuser), which ensures a smooth flow into the pipeline without interruptions and swirls.

Пристрій для вимірювання витрати газу, що заявляється, дозволяє у 20 - 25 разів знизити похибки вимірювань у порівнянні з трубою Вентурі та вдвічі зменшити його лінійні розміри, що призводить до зниження ваги та собівартості пристрою. Крім того, дозволяє значно зменшити необхідну довжину лінійної ділянки трубопроводу перед пристроєм для вимірювання газу при його установці, котра складає 10 - 15 діаметрів трубопроводу в залежності від виду опору перед пристроєм для вимірювання витрати газу.The claimed gas flow measurement device allows for a 20-25 times reduction in measurement errors compared to a venturi tube and a halving of its linear dimensions, which leads to a reduction in the weight and cost of the device. In addition, it allows to significantly reduce the required length of the linear section of the pipeline in front of the device for gas measurement during its installation, which is 10 - 15 diameters of the pipeline, depending on the type of resistance in front of the device for measuring gas flow.

Джерела інформації.Sources.

ІТ1А.С.СРСР 740121, МПК СОЗЕЗ/00IT1A.S.SRSR 740121, IPC SOZEZ/00

І21А.с. СРСР 829446, МПК СО1Е1/00I21A.s. USSR 829446, IPC SO1E1/00

Claims

The formula of the invention A device for measuring gas flow, which includes a coaxially and sequentially connected cylindrical part, a nozzle, a cylindrical nozzle and a conical nozzle and is made with the possibility of coaxial connection to the pipeline, as well as sensors for measuring high and low pressures, and a sensor for measuring high pressure is installed in the input cylindrical part, which is distinguished by the fact that it is equipped with an annular chamber, the input cylindrical part is made with an internal diameter equal to the internal diameter of the pipeline, and is equipped at the input and output with perforated disks with cylindrical channels, the axes of which are parallel to the axis of the device , and the cylindrical nozzle is made with perforation in the form of longitudinal slotted grooves, connected to the cavity of the coaxially placed ring chamber, the diameter of which is at least 1.5 times greater than the diameter of the cylindrical nozzle, while the sensor for measuring low pressure is installed in the ring chamber. " (22) " so " IS c) -

with . and? 1 ch» (95) ch» 3e) 60 b5