2.5.4. Средства измерения количества нефти на нпс, конструктивные особенности и области применения

В настоящее время для измерения количества нефти и неф­тепродуктов на магистральных трубопроводах существует широ­кая номенклатура технических средств, работа которых основана на различных физических принципах и эффектах. При этом рас­ход нефти и нефтепродуктов может быть определен в единицах объема и (или) единицах массы.

При конструировании счетчиков используют различные мето­ды измерения коли-чества перекачиваемой жидкости в трубопро­воде. По принципу действия различают объемные, турбинные,электромагнитные, ультразвуковые, вихревые счетчики. Извест­ны другие конструкции, находящиеся в стадии разработки, среди которых можно выделить: тепловые, ионизационные, ядерномагнитные и т. д. Широкое распространение в практике трубопровод­ного транспорта при малых производительностях имеют объем­ные счетчики, в которых поток разделяется на порции механиче­ским способом. Разделение на порции происходит при помощи эксцентрично укрепленных вращающихся лопастей или шесте­рен, движимых ротором. В процессе движения в определенные моменты образуются измерительные камеры, размер которых вы­мерен с высокой степенью точности. Количество порций в едини­цу времени, пропущенных через камеры, определяется часто-той вращения ротора. Измерительный элемент объемных счетчиков с овальными шестер-нями состоит из двух прецизионных шесте­рен. Под действием давления жидкости шестер-ни вращаются. При каждом обороте пары овальных шестерен протекает точно специфи-цированный объем жидкости через счетчик. Обороты пары овальных шестерен передают-ся при помощи магнитной муфты с передачей на счетный механизм с индикатором, или без обрат­ного влияния на магнитоуправляемый датчик, где единственными движущимися элементами являются овальные шестерни. В зави­симости от выбора материала для корпу-са, овальных шестерен и подшипников и в зависимости от установки так называемых температурных удлинителей счетчики с овальными шестернями каждого типоразмера могут быть приспособлены к следующим ра­бочим режимам:

режиму высоких и низких температур;

к низким и экстремально высоким вязкостям;

к режиму рабочего давления до 10 МПа.

Схема объемного счетчика с овальными шестернями пред­ставлена на рис. 2.39.

Лопастные расходомеры работают по принципу вытеснения. Установленный на шариковых опорах ротор с лопастями, равно­мерно расположенными в щелях на его периферии, вращается вокруг зафиксированного на центральном валу кулачкового диска в зависимости от направления и скорости потока жидкости. Ку­лачковый диск выполнен таким образом, что вызывает радиальное выдвижение лопастей, направленных к стенке измерительной камеры. В целях уменьшения трения управляющий механизм лопастей оснащен шарикоподшипниками.

Рис. 2.39. Схема объемного счетчика

После завершения радиального выдвижения лопасти форми­руют со стенками и днищем кожуха закрытую камеру. Истирание деталей исключено, поскольку ни ротор, ни лопасти не прикаса­ются к неподвижным узлам измерительной камеры. Капиллярный эффект оптимально минимизирует утечку через зазор между ло­пастью и стенкой измери-тельной камеры, что и гарантирует сверхвысокую точность измерения. Вертикальный разрез лопаст­ного расходомера представлен на рис. 2.40.

При использовании объемных счетчиков на узле учета перед ними обязательно необходимо устанавливать фильтры тонкой очистки.

Данный тип счетчиков определяет количество жидкости пу­тем прямого измерения объема потока. Другие конструкции счет­чиков обеспечивают измерение объема косвен-ными методами. Они могут измерять такие динамические параметры, как скорость пото-ка, скорость звука в потоке, динамический напор, частоту воз­никновения вихрей, и на основании физических закономерностей преобразуют измеренные параметры в расход и количество.

Наибольшее распространение для измерения количества нефти имеют турбинные счетчики. В них для определения количе­ства жидкости используют помещенное в поток вращающееся тело (турбинка, зубчатая шестерня и т. д.). Вращение турбинки происходит за счет передачи энергии потока на лопасти. Частота вращения непосредственно зависит от скорости потока, что и по­зволяет определить расход в трубопроводе.

Рис. 2.40. Вертикальный разрез лопастного расходомера фирмы "Смит"

1-текучая жидкость; 2- лопасть; 3- статическая жидкость; 4- внешний кожух; 5- кулачковый диск; 6- измерительная камера; 7- внутренний кожух с выровненным давле-нием; 8- подшипник лопасти; 9- ротор

Для преобразования частоты вращения ротора в потоке ис­пользуют магнитные или магнитно-индукционные датчики. В маг­нитном датчике взаимодействуют постоянный магнит, закрепляе­мый в лопастях и вращающийся вместе с ротором, и катушка индуктив-ности, закрепленная на корпусе. При прохождении магни­та вблизи катушки в ней возни-кает переменный магнитный поток и индуцируется напряжение, амплитуды и частоты импульсов пропорционально скорости потока. Наибольшее распространение для турбин-ных счетчиков получил магнитоиндукционный датчик. Он состоит из постоянного маг-нита, укрепленного в корпусе соле­ноида, и сердечника из магнитомягкого материала. При прохожде­нии лопастей турбинки вблизи магнитоиндукционного датчика в соленоиде наводится ЭДС, которая зависит от частоты вращения турбинки. Частота ЭДС определяя-ется частотой изменения поля соленоида, т. е. частотой вращения.

Широкое применение имеют счетчики "Турбоквант" (рис. 2.41). Ротор счетчика 4, помещенный в корпус 1, вращается в подшипни­ках 2 и 3, которые крепят в опорном кольце 8.

Рис. 2.41. Схема турбинного расходомера:

I _ корпус; 2 — передние опоры; 3 — задние опоры; 4 — турбина; 5 — обмот­ка датчика; 6 — сердечник (постоянный магнит); 7 — индуктивный датчик

На ступице ротора смонтирован зубчатый диск из ферромагнитного материала. В го­ловке счетчика укреплены постоянный магнит 7 и катушка индук­тивности 5 с сердеч-ником б. При прохождении зубцов диска вбли­зи катушки в ней происходит изменение поля, создающего им­пульс в соединительной линии с прибором. Максимальная частота импульсов при максимальном расходе составляет 1000 Гц, ампли­тудное значение напряжения при минимальном расходе — 20 мВ. Номенклатура и размеры счетчиков "Турбоквант" приведены в табл. 2.6.

Счетчики "Турбоквант" в диапазоне измерения расходов име­ют следующие характеристики: погрешность — 0,5 %; повторяе­мость — 0,1 %; температура окружаю-щей среды — от -50 до +150 °С. Подшипники счетчиков могут быть изготовлены из теф­лона, стеллита, вольфрамкарбида, бронзы. Допускаемая кратков­ременная перегрузка не превышает 125 % от номинального расхода.

Применяемые счетчики фирмы "Смит Митер" показаны на рис. 2.42 и рис. 2.43.

Счетчики группы а предназначены для станций налива неф­тепродуктов в авто-цистерны. При перекачке нефтепродуктов ис­пользуют опорные шарикоподшипники при установке на горизонтальных или вертикальных трубопроводах.

Таблица 2.6