Измерение расхода газа и жидкости (нефти, воды)
Часто на практике необходимо измерять расходы газов и жидкостей непосредственно в трубопроводах. Один из таких приборов – трубчатый расходомер Вентури (рис. 1.16).
Расходомер Вентури можно устанавливать как вертикально, так и горизонтально.
Рис. 1.16. Схема расходомера Вентури
Допустим, что жидкость (газ) движется в горизонтальной трубке Вентури справа налево. Составим уравнение Бернулли для сечений 1 – 1 и 2 – 2, пренебрегая потерями на трение
(1.9)
откуда
(1.10)
В указанных сечениях должно сохраняться постоянство расхода (расход в м3/с), т. е.
.
Тогда
. (1.11)
Подставив это значение в формулу (1.10), получим
. (1.12)
Отсюда средняя скорость в сечении 2 – 2 будет равна
. (1.13)
Тогда искомый расход жидкости равен
. (1.14)
В (1.14) обычно вводится поправочный коэффициент , учитывающий неравномерность распределения скоростей в поперечных сечениях потока, а также потери напора на трение между сечениями 1 – 1 и 2 – 2. С учетом сказанного (1.14) можно записать
. (1.15)
Коэффициент расхода опытным путем устанавливается для каждого расходомера.
Если перепад давления в трубке Вентури измеряется ртутью, то (1.15) запишется как
, (1.16)
где , – соответственно плотность ртути и текущей жидкости (нефти, воды).
Кроме расходомера Вентури расход газа часто измеряют дроссельными устройствами с подключенными к ним самопишущими дифференциальными манометрами.
Принцип действия дроссельного устройства так же, как и расходомера Вентури, основан на изменении перепада давления, обусловленного установленной на газопроводе измерительной диафрагмой, имеющей меньшее проходное сечение, чем газопровод.
На нефтяных месторождениях наиболее распространены камерные диафрагмы (рис. 1.17). Когда газ проходит через суженное сечение диафрагмы, его скорость увеличивается, а давление уменьшается. За диафрагмой происходит обратное: скорость газа уменьшается, а давление увеличивается, но не до начального.
Рис. 1.17. Камерная диафрагма: 1 – разделительный сосуд; 2 — дифференциальный манометр
Суточный дебит газа в м3 при измерении камерной диафрагмой подсчитывается по формуле
, (1.17)
где – коэффициент расхода, зависящий от отношения (d – диаметр отверстия в замерной диафрагме, см; D – внутренний диаметр газопровода, см) и определяемый по рис. 1.18; – поправка на недостаточную остроту входной кромки диафрагмы и шероховатость трубопровода (можно принимать поправку равной единице); – поправочный коэффициент на расширение струи газа, определяемый в зависимости от отношений и по рис. 1.19 (р1 – абсолютное давление до диафрагмы, мм рт. ст.; p2 – абсолютное давление после диафрагмы, мм рт. ст.); Kt – поправочный коэффициент на тепловое расширение диафрагмы, который можно принимать равным единице; d – диаметр отверстия диафрагмы, см; Т – абсолютная температура, К (273,16 +t 0С); z – отклонение реальных газов от идеального (коэффициент сжимаемости); – относительная плотность газа.
Для непрерывного измерения расхода газа на компрессорных станциях и установках подготовки нефти широко применяются дифференциальные манометры ДП-430 и ДП-632, которые имеют механизмы записи дифференциального и статического давлении и привод диаграммы от часового механизма.
Дебиты жидкости (нефть, нефть + вода) скважин, подключенных к Снутнику-Б40 и Спутнику-А, измеряются тахометрическими расходомерами нефти ТОР-1.
Расходомер ТОР-1 (рис. 1.20) состоит из двух основных частей: турбинного счетчика жидкости и блока питания.
Принцип действия счетчика – измерение числа оборотов крыльчатки, пропорционального объему прошедшей жидкости. Жидкость, проходя по обтекателю 8, попадает на наклонно расположенные лопатки крыльчатки 2 и приводит крыльчатку во вращательное движение, которое через понижающий редуктор 4 и магнитную муфту 5 передается на счетный механизм 6. Показания счетного механизма 6 снимаются с шестиразрядного барабанного интегратора с ценой деления 0,1 м3 и со шкалы с ценой деления 0,005 м3 и передаются по кабелю 7 на БМА. На одной оси со стрелкой счетного механизма 6 вращается диск с двумя постоянными магнитами, которые, проходя мимо магнитоуправляемого контакта, обеспечивают его замыкание через каждые 0,05 м3 жидкости, прошедшей через прибор.
Жидкость после крыльчатки 2, ударяясь об экран 3, изменяет свое направление на 180° и через окна выходит из прибора. Диапазон измерения колеблется от 3 до 30 м3/ч. Погрешность измерения при расходе от 3 до 5 м3/ч – ±5%, от 5 до 30 м3/ч – ±2,5%.
Расход нефти, прошедшей через ТОР-1, определяется автоматически как разность между показаниями ТОР-1 и показаниями датчика влагомера (см. рис. 1.15).
Рис. 1.20.Схема автоматическог расходомера жидкости ТОР-1: 1 – корпус расходомера; 2 – крыльчатка; 3 – экран (отражатель); 4 – понижающий редуктор; 5 – магнитная муфта; 6 – счетный механизм; 7 – кабель; 8 – обтекатель
В настоящее время для измерения расхода нефти и эмульсии широко применяются массовые расходомеры, устройство которых приведено ниже.
Дата добавления: 2016-03-27; просмотров: 3225;