3.9.1. Автоматические расходоизмерительные комплексы для однониточных пунктов учета газа

В последнее время как в России, так и за рубежом для опреде­ления расхода и коли-чества природного газа переходят к расходоизмерительным системам, обеспечивающим автоматическое при­ведение расхода газа к нормальным условиям, интегрирование его по времени для определения объема прошедшего по трубопроводу газа, а также преобразова-ние полученной информации в сигналы, пригодные для передачи в АСУ посредством сис-тем телемеханики (рис. 3.43). Указанные расходоизмерительные комплексы снабжены первичными датчиками давления, перепада давления, темпера­туры и плотности газа с электрическими выходными унифициро­ванными сигналами, вычислительным устройст-вом, решающим уравнение приведения расхода газа к нормальным условиям, интеграто-ром расхода со счетчиком прошедшего по трубопроводу объема газа, указателем и регист-ратором расхода газа, а также те­леметрическими преобразователями.

Рис. 3.43. Структурные схемы расходоизмерительных комплексов для од-нониточных пунктов учета газа:

а — с коррекцией по температуре и давлению; б — с коррекцией по плотно­сти газа в рабочих условиях

Структурная схема расходоизмерительного комплекса с авто­матической коррек-цией показаний по температуре и давлению приведена на рис, 3.43, а. Такой комплекс состоит из измеритель­ного трубопровода 1 с сужающим устройством S, преобразователя перепада давления (дифманометра) 7, преобразователя давления б, преобразователя тем-пературы 2, вычислительного устройства 5, интегратора расхода 3 со счетчиком объема газа, регистратора мгновенного расхода 4, а также телеметрических преобразовате­лей расхода и объема газа. Отдельные системы оснащают допол­нительно цифропечатающим устройством, фиксирующим на лен­те дату и время печати, объем отпущенного газа и другие парамет­ры комплекса. В зависимости от видов применяемых первичных датчиков и вычислительных устройств принципиальные схемы комплексов могут изменяться, однако структурная схема такой системы практически остается неизменной.

Схема расходоизмерительного комплекса с использованием измерителя-преобразо-вателя фактической плотности газа показа­на на рис. 3.43, б: 1 — измерительный трубо-провод с сужающим устройством 7; 6 — дифманометр с электрическим выходным уни­фицированным сигналом; 2 — измеритель фактической плотности газа; 5 — вычисли-тельное устройство со счетчиком объема отпу­щенного газа; 3 — интегратор расхода 3; 4 — регистратор расхода газа. Вычислительное устройство служит для приведения расхода газа к нормальным условиям по показаниям дифманометра и из­мерителя фактической плотности газа в соответствии с формулой (3.6). Комплексы, показанные на рис. 3.43, должны обеспечивать возможность введения всех постоянных величин, входящих в фор-мулу (3.6), а также возможность подключения измерителя плотности газа при нормальных условиях или ручного или дистан­ционного ввода значений указанного параметра.

3.9.2. Автоматические расходоизмерительные комплексы для многониточных пунктов учета газа

Установка измерительных диафрагм в трубопроводах высоко­го давления с диамет-ром 500 мм и выше сопряжена со значитель­ными трудностями. В связи с этим при изме-рении расхода на пун­ктах учета газа крупных промыслов и магистральных газопрово­дов с условным диаметром 500, 700, 1000, 1200 и 1400 мм применя­ют разветвление потока по нескольким трубопроводам. Это несколько повышает точность и позволяет использовать трубо­проводную арматуру меньших диаметров.

При использовании многониточных пунктов учета газа по­грешность измерения суммарного расхода и объема газа, проходя­щего через многониточный пункт учета, существенно уменьшает­ся по сравнению с погрешностью однониточного пункта (при ус­ловии равенства погрешностей измерения дифманометров-расходомеров и других прибо-ров) и определяется выражением

δ = δ_i / ' (3.8)

где δ — предельная погрешность измерения расхода или объема

газа для многониточного пункта учета газа, %;

δ_i, — предельная погрешность измерения расхода или объема газа одного измери-тельного трубопровода многониточ­ного пункта учета газа, %;

i — число измерительных трубопроводов;

Δi_СИСТ— систематическая составляющая предельной погрешно­сти измерения расхо-да или объема газа одного измери­тельного трубопровода, %.

С допустимой точностью можно принять, что систематиче­ская составляющая Δi_СИСТ равна примерно 1/3 предельной погреш­ности 8,- измерения расхода или объема газа одно-го измерительно­го трубопровода:

Δi_СИСТ = (1/3) δ_i,. (3.9)

Подставив значение Δi_СИСТ в формулу (3.8), получаем

δ = δ_i / (3.10)

Как видно из формулы (3.10), при увеличении числа измери­тельных трубопроводов многониточного пункта учета газа резуль­тирующая погрешность измерения расхода и объема газа умень­шается примерно в раз, но она не может стать меньше значе­ния, рав-ного систематической составляющей предельной погреш­ности измерения расхода и объе-ма газа одного измерительного трубопровода данного пункта учета.

Структурная схема многониточного пункта учета газа с комп­лексом приборов приведена на рис. 3.44. Комплекс состоит из на­бора однониточных дифманометров-расхо-домеров с первичными преобразователями перепада давления, давления и температуры, число которых равно числу измерительных трубопроводов; вы­числительных устройств для каждого измерительного трубопро­вода; сумматора расходов и объема газа; счетчика суммарного объема газа; блока телеизмерения, цифро-печатающего устрой­ства, а также регистратора суммарного расхода газа.

В каждом отдельном дифманометре-расходомере имеется из­мерительная диафраг-ма 1, дифманометр с электрическим выход­ным сигналом 10, преобразователь давления 2, преобразователь температуры 3 и вычислитель расхода 4 для каждого измеритель­ного трубопровода 9. Вычислительные устройства 4 формируют выходные сигналы, пропорци-ональные мгновенным расходам газа Q_l, Q₂, ..., Q_i по каждому измерительному трубопро-воду. Сум­мирующее устройство 8 со счетчиком 6 и регистратором 7 сумми­рует отдель-ные расходы Q_i и объемы V_i прошедшего газа по каж­дому измерительному трубопроводу 9, приведенные к нормаль­ным условиям, а также обеспечивает визуальный отсчет и регист­рацию суммарного расхода и объема газа , прошедших по магистраль-ному газопроводу 5, и преобразует суммарный расход в пропорциональный токовый сигнал, а суммарный объем газа — в выходной сигнал, пригодный для передачи-приема информации многозарядных цифровых счетчиков системами телемеханики.

Возможны варианты структурной схемы многониточного расходоизмерительного комплекса, показанного на рис. 3.44, в кото­рой все вычислительные устройства 4, суммирующее устройство 8, счетчик 6 и блок телеизмерения выполнены в отдельном вычи­слительном устройстве, общем на весь пункт учета газа.

Рис. 3.44. Структурная схема многониточных пунктов учета газа

В зависимости от числа измерительных трубопроводов много­ниточного пункта учета газа вычислительное устройство должно иметь от 1 до 5 каналов измерения (каж-дый канал имеет по 4 входа Для унифицированных токовых сигналов — перепада давле-ния, давления, температуры, плотности газа при нормальных услови­ях), панель управле-ния для ввода-вывода постоянных величин Уравнения расхода газа — коэффициента рас-хода а, внутренних Диаметров измерительного трубопровода D и диафрагмы d, моду­ля сужающего устройства т, показателя адиабаты k, плотности газа при нормальных услови-ях р_н (для случаев, когда отсутствует автоматический измеритель плотности газа при нормальных усло­виях), объемного содержания азота и углекислого газа и др.

Структурная схема автоматического вычислителя расхода и объема газа, приведен-ных к нормальному состоянию, показана на рис. 3.45.

Рис. 3.45. Структурная схема автоматического вычислителя расхода и объема газа, приведенных к нормальным условиям

Такой вычислитель состоит из: блока ручного ввода и индикации параметров 1; блока постоянного запоминающего устройства с программой вычисления 2; блока опера-тивного запоми­нающего устройства (память вводимых данных и промежуточных резуль-татов вычисления с резервным питанием) 3; блока микро­процессора и таймера 4; блока входных коммутаторов 5 с аналого-цифровым преобразователем; блока индикации сум-марного объе­ма газа 6 с цифро-аналоговым преобразователем, а также шины "данных-адреса" 7.

Внешний вид лицевой панели вычислителя расхода показан на рис. 3.46.

Рис. 3.46. Внешний вид лицевой панели вычислителя расхода и объема газа

На передней панели вычислителя расположены:

Два электрических выемных ключа 1 с кнопкой разрешения ввода данных 2; электронные часы с переключателем 3 и кнопкой управ­ления 4; индикаторное табло 5; кнопочный цифровой блок ввода постоянных данных 7; индикаторное цифровое табло контроля вво-димых и выводимых параметров 6; переключатели ввода дан­ных 8, 9, 14; счетчик объема отпущенного газа 10; цифровой инди­катор мгновенного расхода 11 и цифро-печатающее устройство 12 с кнопкой управления печатью 13.

Рассмотренный вычислитель обеспечивает автоматическое вычисление расхода и объема отпущенного газа, приведенного к нормальному состоянию в соответствии с формулой (3.6), Цифропечать выходных данных с указанием времени цифропечати; контроль всех вводимых параметров, а также ручной ввод объемного содержания азота, углекислого газа и других необходи­мых данных. В отдельных моделях вычислителей цифропечатающее устройство можно выполнять в виде отдельного автономного блока.

Основная погрешность вычислителя обычно не превышает 0,05 %. Вычислитель рассчитан на работу с первичными преобра­зователями перепада давления, давления, температуры и плотно­сти газа в нормальных или рабочих условиях с унифицированны­ми выходными сигналами 0 — 5; 0 — 20 или 4 — 20 мА. Изменение значений вводимых в память вычислителя постоянных коэффици­ентов, а также параметров газа и сужающего устройства возмож­но только при наличии вставленных в замки обоих выемных клю­чей 1 (ключа поставщика газа и ключа потребителя газа) с автома­тической цифропечатью всех вновь введенных коэффициентов и параметров.