Контрольно-измерительные приборы, аппаратура, средства автоматики и телемеханики

Различают следующие типы приборов : показывающие, регистрирующие, суммирующие, прямого действия, сравнения.

Класс точности : определяется пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей. Размерный ряд : 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0;

В ОАО»СН-ННГ» ремонт и калибровка средств измерений осуществляется лабораторией метрологии структурного подразделения.

Сдача средств измерений в ремонт и калибровку в лабораторию метрологии ТПДН производится подразделениями ТПДН согласно графикам калибровки.

Понятие о давлении и разряжении.

Давлением называется отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.

Различают следующие виды давления:

- атмосферное – давление, создаваемое массой воздушного столба земной атмосферы;

- абсолютное – давление, отсчитанное от абсолютного нуля. За начало отсчета абсолютного давления принимают давление внутри сосуда, из которого полностью откачен воздух;

- избыточное давление – разность между абсолютным и барометрическим давлениями;

- вакуум (разрежение) – разность между барометрическим и абсолютным давлениями;

Манометры.

Манометры служат для измерения избыточного давления. При помощи манометров измеряют давление в линиях, установках и т.д..

Дифференциальные манометры – для измерения разности давлений.

Технические – служат для установки на объектах.

В нефтедобыче наиболее распространены пружинные манометры, где в качестве чувствительного элемента применяют трубчатые пружины, как одновинтовые, так и многовинтовые, мембраны и сильфоны.

Технические манометры имеют класс точности 1,5; 2,5; 4,0; контрольные – 0,6; 1,0; образцовые – 0,16; 0,25; 0,4.

Верхние пределы измерений манометров в зависимости от их типов составляют: 0,16; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6; 10; 16; 25; 40; 60; 100; 160; 250; 400; 600; 1000 кгс/см².

Пример обозначения манометра:

манометр показывающий (МП) с диаметром корпуса 63 мм (63), радиальным штуцером (Р), диапазоном измерения от 0 до 4 МПа, классом точности 2,5

МП 63 - Р (0...4) МПа - 2,5.

Принцип действия манометра основан на уравновешивании силы, возникающей под воздействием измеряемого давления, силой упругости, чувствительного элемента прибора.

Манометр имеет резьбовой штуцер 7 для подключения, трубчатую пружину 5,

соединенную со штуцером, стрелку 1 и кинематический узел, состоящий из поводка 6, зубчатого сектора 4 и зубчатой шестерни 2, закрепленной со стрелкой, и противодействующей спиральной пружины. Под воздействием избыточного измеряемого давления трубчатая пружина деформируется (в пределах упругих деформаций), стремясь распрямиться. При этом свободный конец пружины, перемещаясь совместно с поводком 6, разворачивается. При этом свободный конец пружины, перемещаясь совместно с поводком 6, разворачивает относительно оси зубчатый сектор, который, в свою очередь, поворачивает на определенный угол зубчатую шестеренку 2 и стрелку прибора.

Трубчатая пружина 5 в сечении имеет эллипсовидную или овальную форму, которая под воздействием измеряемого давления газа или жидкости стремится к окружности. В металле возникают механические напряжения, приводящие к деформации пружины, и сечение трубки будет стремиться к окружности.

При подаче на вход манометра избыточного давления трубка разжимается, а при подаче разряжения – сжимается.

Контрольные – для фиксации Рmaх. Контрольные манометры имеют дополнительную стрелку, свободно посаженную на ось под основной рабочей стрелкой. С возрастанием давления рабочая стрелка перемещает контрольную, а с уменьшением его контрольная стрелка остается на месте показывая максимальное давление, измеренное манометром.

Электроконтактные (ЭКМ)- для сигнализации о повышении (понижении) заданных величин и снабжены сигнальными контактами, замыкающими или разрывающими электрическую цепь при достижении заданного давления. Контакты замыкаются или размыкаются непосредственно самой стрелкой манометра и устанавливаются на нужные отметки шкалы с помощью приспособления, выведенного на лицевую часть через защитное стекло.

В отличие от обычного показывающего манометра в этом приборе имеются два электроконтакта, которые замыкаются при заданных значениях давления, передавая при этом по проводам соответствующий сигнал. Пределы, при которых подаются сигналы, устанавливаются перемещением контактных стрелок с помощью двух головок, выведенных наружу через стекло и помещенных над осью вращения стрелки прибора.

Электрическая часть контактных манометров может питаться постоянным или переменным током.

В целях безопасности корпус контактного манометра имеет особую клемму, которая должна быть соединена с землей.

Специальные- для измерения ядовитых и горючих газов, корпуса которых окрашены в

различные цвета, а шкалы снабжены соответствующими надписями. Например,

кислородные манометры окрашены в голубой цвет, водородные – зеленый,

ацителеновые – в белый и т.д.

- жидкостные – измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости,

заливаемой в прибор, высота которого и является величиной, определяющей

давление.

- пружинные – измеряемое давление уравновешивается упругими силами пружинных элементов – величиной, определяющей давление.

- поршневые – давление уравновешивается весом груза, действующего на поршнь определенной площади, перемещающийся в цилиндре, заполненном маслом.

- электрические – используют для измерения давления различные электрические явления, связанные с изменением давления ( пьезоэлектричество и т.д.).

Требования техники безопасности к техническим манометрам

Манометр должен выбираться с такой шкалой, чтобы предел рабочего давления находился во 2/3 шкалы. На шкале манометра должна быть нанесена красная черта, указывающая рабочее давление в сосуде (взамен красной черты разрешается прикреплять к корпусу манометра металлическую пластину, окрашенную в красный цвет и плотно прилегающую к стеклу манометра).

Манометр должен быть установлен так, чтобы его показания были отчетливо видны. Номинальный диаметр корпуса манометра, установленного на высоте до 2 м от уровня площадки наблюдения за ними, должен быть не менее 100 мм, на высоте от 2-3 м – не менее 160 мм. Установка манометров на высоте более 3 м от уровня площадки не разрешается.

Манометры и соединяющие их сосудом трубопроводы должны быть защищены от замерзания.

Манометр не допускается к применению в случаях, когда:

- отсутствует пломба или клеймо с отметкой о проведении проверки;

- просрочен срок проверки;

- стрелка при его отключении не возвращается к нулевому показанию шкалы на величину, превышающую половину допускаемой погрешности для данного прибора;

- разбито стекло или имеются повреждения, которые смогут отразиться на правильности его показаний.

Проверка манометров с их опломбированием или клеймением должна производиться не реже одного раза в 12 месяцев. Кроме того, не реже одного раза в 6 месяцев должна производиться дополнительная проверка рабочих манометров контрольными манометрами с записью результатов в журнал контрольных проверок манометров.

На объектах ОАО»СН-ННГ» применяются :

- манометры показывающие МП-4У, ОБМ, МОШ, МТ, устанавливаются на скважинах, АГЗУ, ДНС, УПСВ, КНС, УПН для месного контроля давления.

- манометры электроконтактные, показывающие ЭКМ, ДМ2005, ДМ2010 устанавливаются в КНС, котельных установках, установках водоснабжения и др.

- манометры электроконтактные показывающие взрывозащищенные ВЭ-16рб, ДМ2005-ВЗГ устанавливаются в АГЗУ, ДНС, УПСВ, УПН. Устанавливаются по месту, контакты сигнального устройства используются в схемах сигнализации и управления.

- преобразователи давления с электрическим выходным сигналом «Сапфир 22 ДИ», «Метран», МТ-100 устанавливаются на объектах ЦППН, ДНС,УПСВ, КНС. Унифицированный токовый сигнал (4-20 мА0 передается на вторичный прибор в операторную.

Приборы для измерения температуры.

По принципу действия:

- термометры расширения (технические стеклянные, манометрические, дилатометрические, биметаллические);

- термоэлектрические пирометры (термопары);

- термометры сопротивления;

На объектах ОАО «СН-ННГ» применяются следующие датчики температуры :

- термометры стеклянные ртутные, спиртовые – устанавливаются на оборудовании и трубопроводах УПН, УПСВ, ДНС, в печах, котельных и т.д.;

- термометры манометрические ТКП-СК, ТГП-СК – показывающие приборы, устанавливаемые по месту. Контакты сигнального устройства используют в схемах сигнализации и блокировок. Используются в котельных и объектах водоподготовки;

- термометры самопишущие ТГС-712 – местный показывающий самопишущий прибор. Используется в котельных установках.

- термоустройства - дилатометрические типа ТУДЭ. Контакты сигнального устройства используют в схемах сигнализации и блокировок. Используются в котельных установках.

- термометры сопротивления типа ТСМ – используются для контроля температуры в комплекте с

- вторичными приборами КСМ, СТ-136, УМС на ДНС, ЦППН, УПСВ и др.;

- термометры типа ТХА – используются для контроля температуры в комплекте со вторичными приборами типа логометров, КСП и др., на печах ПТБ-10, ПП-1,6.

Измерение расхода жидкости и газа.

Турбинные расходомеры, счетчики жидкости и газа. Принцип действия турбинных расходомеров и счетчиков заключается в преобразовании скорости потока жикости и газа, проходящего через известное сечение трубопровода, в частоту вращения турбины, установленной в трубопроводе, которая, в свою очередь, преобразует ее в частоту электрических импульсов.

Турбинные расходомеры с магнитно-индукционными преобразователями- «НОРД», «МИГ», «Турбоквант», «Смит» - получили широкое применение на узлах учета нефти.

Механические турбинные счетчики жидкости ТОР – 50 и ТОР –80 используются в АГЗУ.

Рассмотрим устройство и принцип действия турбинного счетчика ТОР, используемого в ГЗУ.

Турбинный расходомер жидкости (ТОР 1-50) в ГЗУ «Спутник» установлен ниже уровня жидкости в технологической емкости гидроциклонного сепаратора.

Расходомеры ТОР-1 предназначаются для измерения жидкости вязкостью не более 80 сСт. Расходомеры ТОР-1 обеспечивают как местный отсчет показаний, так и передачу показаний при помощи электромагнитного датчика на БМА.

Расходомеры ТОР-1 (рис. 8) состоят из двух основных частей: турбинного счетчика жидкости и блока питания.

Турбинный расходомер ТОР-1 работает следующим образом. Жидкость, проходя через входной патрубок корпуса 1 и обтекатель 2, попадает на лопатки крыльчатки 11 и приводит ее во вращение. После крыльчатки направление движения жидкости экраном изменяется на 180°, и она через окна обтекателя поступает в выходной патрубок. Число оборотов крыльчатки прямо пропорционально количеству прошедшей жидкости. Вращательное движение крыльчатки передается через понижающий редуктор и магнитную муфту на механический счетчик со стрелочной шкалой (цена деления 0,005 м³). Одновременно со стрелкой механического счетчика вращается находящийся с ней на одной оси диск 9 с двумя постоянными магнитами, которые, проходя мимо электромагнитного датчика, замыкают расположенный в нем магнитоуправляемый контакт. Получаемые при этом электрические сигналы регистрируются на блоке управления счетчиком, т. е. дублируют показания местного механического счетчика. В то же время каждая лопатка, проходя мимо магнитоиндукционного датчика, выдает электрический сигнал, который регистрируется в блоке регистрации.

Диапазон измерения колеблется от 3 до 30 м³/ч. Паспортная погрешность измерения при расходе от 3 до 5 м³/ч— ±5%, от 5 до 30 м³/ч— ±2,5%. В реальных условиях из-за плохой сепарации эта погрешность может достигать большой величины.

Вихревые расходомеры жидкости и газа.

Принцип действия этих расходомеров основан на эффекте Кармена, заключающийся в том , что если в потоке жидкости или газа установить призму с острыми ребрами, например, треугольную в сечении, то на этих ребрах происходит срыв потока с образованием вихрей, частота которых пропорциональна скорости потока.

Диапазоны измеряемых расходов вихревых расходомеров лежат в пределах от0 до 50000 м3/час.

Основная погрешность от 1 до 1,5 %. Существенным недостатком является необходимость их индивидуальной поверки. Опыт эксплуатации показывает, что их использование предпочтительнее для измерения расхода воды (СВУ-25, СВУ-50, СВУ-200). 25, 50,200 – верхний предел измерения в м3/час.

Приборы расхода.

- для измерения перепада давления используются преобразователи перепада давления типа «Сапфир – 22ДД», или аналогичные импортные типа «Дельта-Р-тран», «МИНИТРАН»;

- для измерения давления- «Сапфир-22ДИ» или аналогичные;

- в качестве вторичного прибора используется вычислитель расхода производства Венгрии «Унифлоу-10М» (100) или отечественного производства УВП-280Г, СПГ-761;

В память вычислителя заносятся необходимые данные из уравнения расхода, и в дальнейшем происходит непрерывное вычисление со всеми необходимыми поправками. Предусмотрена индикация мгновенного расхода (в м3/час).

Вышеперечисленные средства измерения применяются для учета расхода газа.

Измерение уровня и применяемые приборы.

По принципу действия:

- визуальные уровнемеры – стеклянная трубка со шкалой, закрепленная между двумя штуцерами, соединенными с резервуаром.

- поплавковые уровнемеры – чувствительным элементом является поплавок плавающий на поверхности жидкости. С изменением уровня изменяется положение поплавка, которое передается механическим (УДУ-10),электрическим (Сапфир-ДУ), или пневматическим (УБ-ПВ) путем на вторичный прибор.

- гидростатические уровнемеры – принцип действия основан на измерении давления внутри жидкости, определяемого массой столба жидкости, расположенного между точкой измерения и поверхностью жидкости в емкости.

В емкости под давлением уровень определяют дифманометрами.

На объектах «СН-ННГ» применяются следующие приборы контроля уровня:

- сигнализаторы уровня емкостные типа РОС-101, буйковые ДУЖЕ-200, поплавковые СУ-1, СУ-2, СУЖ, ДУЖ-1М, ультразвуковые СУР-2М, СУР-3. Используются для сигнализации аварийного уровня в сепараторах, резервуарах и др. емкостях ДНС, УПН,УПСВ, КНС.

- Уровнемеры буйковые пневматические типа УБ-ПВ, ПИУП. Используются в комплекте со вторичными приборами для контроля, сигнализации и регулирования уровня в сепараторах и др. емкостях ДНС, УПСВ, УПН.

- Уровнемеры ультразвуковые РУ-ПТ1, РУ-ПТ2, ВК-1200, ВК-1600, У-1500, в комплект со вторичными приборами для измерения уровня взлива и уровня раздела фаз в резервуарах ДНС,УПН,УПСВ, сигнализации о предельных значениях.

- Уровнемеры поплавковые УДУ-10, «КОР-ВОЛ» для измерения уровня взлива в резервуарах ДНС, УПН, УПСВ.

- Уровнемеры ультразвуковые ДДИ, ДУУ-2 в комплекте с функциональными контроллерами «Гамма-4М», «Гамма-6», «Гамма-7», «Гамма-8» для измерения уровня взлива и уровня раздела фаз в резервуарах ДНС, УПН, УПСВ, сигнализации о предельных значениях, регулирования уровня в сепараторах ДНС.