ФЭА / АИТ / Лабораторная работа по дисциплине: «Технические измерения и приборы» на тему: «Установка расходометрии»
(автор - student, добавлено - 6-05-2014, 21:33)
СКАЧАТЬ:
Лабораторная работа
по дисциплине: «Технические измерения и приборы» на тему: «Установка расходометрии»
Содержание
10. Вывод 21
Датчики предназначены для измерения расхода и объема жидкостей, в том числе загрязненных, неоднородных, агрессивных, взрывоопасных. Датчики состоят из первичного и электронного преобразователей со счетчиком, соединенных кабелями. Принцип действия датчиков основан на корреляционной дискриминации времени прохождения случайными, например, турбулентными флуктуациями расстояния между двумя ультразвуковыми преобразователями, расположенными на трубопроводе. Это время, являющееся временем транспортного запаздывания (ВТЗ) и является мерой расхода. Датчики состоят из генератора ультразвуковых частот, двух пъезоизлучателей, двух пъезоприемников, двух фазовых детекторов, блока дискриминации ВТЗ и блока формирования выходных сигналов. Пъезоприемники и пъезоизлучатели расположены в специальных стаканах на первичном преобразователе, представляющем собой отрезок трубопровода. Все остальные элементы расположены в электронном преобразователе Во время работы пъезоизлучатели, возбуждаемые генератором, излучают ультразвуковые колебания частотой 1 МГц. Эти колебания, пройдя через поток жидкости, порождают электрические колебания на пъезоприемниках. Из-за взаимодействия ультразвуковых колебаний с неоднородностями потока, обусловленными, например, турбулентностью этого потока, электрические колебания на пъезоприемнике оказываются модулированными по фазе. Таким образом, пъезоизлучатель и пъезоприемник образуют ультразвуковой преобразователь флуктуаций неоднородностей потока в флуктуацию фазы электрических колебаний. В свою очередь флуктуация фазы в обоих фазовых детекторах преобразуются в флуктуации напряжения на выходах этих детекторов. Первичный преобразователь. Первичный преобразователь предназначен для первичной обработки информации о величине расхода. Первичный преобразователь представляет собой отрезок трубы, имеющей в зависимости от исполнения внутренний диаметр 50, 80, 100, 150 мм. На концах первичного преобразователя имеются фланцы или линзовые уплотнения для их установки в трубопроводе. В тело трубы вварены 4 стакана, в которых располагаются пьезоэлементы, прижатые к днищу стакана. К двум из этих пъезоэлементов, расположенных с одной стороны, подводится напряжение от генератора и эти элементы совместно со стаканами образуют пъезоизлучатель. С двух других элементов снимаются электрические колебания. Эти элементы совместно со стаканами образуют пъезоприемники. Таким образом, пара диаметрально противоположных пъезоизлучателя и пъезоприемника образуют ультразвуковой преобразователь.
Электронный преобразователь. Электронный преобразователь предназначен для преобразования первичной информации, поступающей из первичного преобразователя, в унифицированный сигнал постоянного тока 0-5 или 4-20 мА и импульсный сигнал с частотой, соответствующей 1 импульсу на 100 л или на 1000 л расхода. На лицевой панели электронного преобразователя установлен счетчик числа импульсов, выключатель и предохранители. На задней панели электронного преобразователя расположены разъемы для подсоединения первичного преобразователя и внешних устройств.
2. Счетчик жидкости VA2305M. Счетчики жидкости VA2305M предназначены для измерения нарастающим итогом объема протекающей через них холодной или горячей жидкости с удельной электрической проводимостью от 10-3 до 10 См/м, а также преобразования расхода жидкости в выходной электрический частотный сигнал с заданной ценой импульса (импульсный сигнал). Счетчики применяются как самостоятельные приборы и в составе теплосчетчиков для коммерческого и технологического учета объема жидкости в системах тепло- и водоснабжения жилых, общественных, коммунально-бытовых зданий, промышленных предприятий, в том числе в пищевой промышленности, а также для использования в автоматизированных системах учета и контроля. Счетчик функционально состоит из: - первичного измерительного преобразователя ЕКМ фланцевого подсоединения (далее – первичный преобразователь); - электронного блока, конструктивно расположенного на первичном преобразователе и осуществляющего измерение расхода, преобразование его в выходной электрический частотный сигнал, измерение и накопление объемов и диагностику самого счетчика.
Рис. 1. Передняя панель электронного блока счетчиков с индикатором
Первичный преобразователь счетчиков состоит из корпуса с магнитной системой и трубы с электродами. Труба изготовлена из нержавеющей стали, ее внутренняя поверхность покрыта изоляционным материалом – фторопластом. В среднем сечении трубы, диаметрально противоположно друг другу, в стенку введены два электрода, изолированные от стенки трубы. По обе стороны от трубы по вертикали размещены обмотки и сердечники магнитной системы так, чтобы электроды находились в середине зоны электромагнитного поля. Сердечники обмоток и стальные кожухи корпуса являются магнитной системой первичного преобразователя. Линия разъема корпуса уплотнена герметиком. Электронный блок счетчиков выполнен на современной элементной базе со встроенным микропроцессором, что позволяет использовать для питания счетчика внешний блок питания с низким напряжением, включая аккумулятор, и эргономичный защищенный от попадания пыли и воды корпус небольших размеров. В торцевой части корпуса электронного блока расположены герметизированные вводы кабелей. Для обеспечения герметичности печатной платой электронного блока крышка корпуса и штуцеры кабельных вводов имеют резиновые уплотнения. Счетчик с индикатором комплектуется печатной платой блока индикатора, размещенной в полупрозрачной крышке корпуса, на которой расположены электронные компоненты, сам жидкокристаллический индикатор с подсветкой, две кнопки управления показаниями счетчика и плоский кабель с разъемом для подключения к плате преобразователя. В основе работы счетчиком лежит явление электромагнитной индукции. При протекании электропроводной жидкости через магнитное поле в ней, как в движущемся проводнике, наводится электродвижущая сила, пропорциональная скорости потока жидкости. Электрический сигнал, пропорциональный скорости жидкости, протекающей по трубопроводу, вырабатывается первичным преобразователем. Электронный блок обрабатывает этот сигнал, вычисляет значения объема и расхода жидкости, а также преобразует его в выходной электрический частотный сигнал с заданной ценой импульса. Измерение расхода жидкости осуществляется путем создания в трубе первичного преобразователя импульсного магнитного поля, усиления и преобразования полученного на электродах сигнала в цифровой код с его дальнейшей специальной цифровой обработкой и фильтрацией помех. Вычисление и накопление объемов жидкости производится за все время работы счетчика в режиме count на основании измеренного значения расхода по формуле , где V – объем, q – расход, dT – промежуток времени.
3. Счетчики турбинные НОРД – М Назначение Счетчики турбинные НОРД – М предназначены для измерения объема нефти, нефтепродуктов и других нейтральных к сталям 20Х13 и 12Х18Н10Т жидкостей. Область применения счетчиков – технологические установки нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий. Устройство и принцип работы Счетчик состоит из следующих составных частей:
Преобразователи с датчиками предназначены для установки во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок согласно маркировке взрывозащиты, требованиям и другим нормативным документам, регламентирующим применение электрооборудования во взрывоопасных зонах. Датчики имеют взрывобезопасный уровень взрывозащиты с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» по ГОСТ Р 51330.1 И маркировку 1ExdИВТ4 по ГОСТ Р 51330.0. Измеряемая среда – нефть и нефтепродукты:
Счетчик (рис. 6) состоит из преобразователя 1, датчика 2, закрепленного на корпусе преобразователя 1, электронного блока НОРД-Э3М – 4 или блока обработки данных VEGA-03 – 3, соединенного с датчиком кабелем РПШЭ3*1,5ТУ 16-К18.001.
Рис. 6. Счетчик турбинный НОРД-М
Работа счетчика заключается в следующем: Преобразователь преобразует объем, прошедшей через него рабочей жидкости в пропорциональное число оборотов турбинки. Датчики преобразуют частоту вращения турбинки преобразователя в электрические импульсы, усиливают их и формируют в прямоугольную форму. Блок НОРД-ЭЗМ производит пересчет электрических импульсов, поступающие от датчика, приводит их в стационарное (именованные) единицы объема, накапливает их на цифровом отчетном устройстве и выдает на внешние устройства (в систему телемеханики), а также производит индикацию наличия потока. Блок обработки данных VEGA-03 производит пересчет электрических импульсов, поступающих от датчика, приводит их в стандартные единицы объема и расхода, накапливает их на цифровом отсчетном устройстве, а также производит автоматическую коррекцию коэффициентов преобразования преобразователя в зависимости от изменения вязкости рабочей среды.
4. САПФИР Руководство по эксплуатации содержит технические данные, описание принципа действия и устройства, а также сведения, необходимые для правильной эксплуатации датчиков давления Сапфир-22МТ (в дальнейшем датчиков). Руководство по эксплуатации распространяется на датчики, изготовленные для нужд народного хозяйства, для поставок на экспорт, а также для эксплуатации на объектах атомной энергетики (ОАЭ). Описание и работа. Датчики предназначены для непрерывного пропорционального преобразования значения избыточного давления, разрежения, абсолютного давления или разности давлений жидкостей и газов в унифицированный токовый выходной сигнал. Датчики разности давлений могут использоваться в устройствах, предназначенных для преобразования значений уровня жидкости, расхода жидкости или газа. Датчики имеют исполнение по взрывозащите: - взрывозащищенное с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь “ia”», с уровнем взрывозащиты «особовзрывобезопасный» (0), соответствует ГОСТ Р 51330.10-99; маркировка взрывозащиты “0ExiallCT5 X” по ГОСТ Р 51330.0-99; категория и группа взрывоопасной смеси llC по ГОСТ Р 51330.11-99; группа Т5 по ГОСТ Р 51330.5-99; - взрывозащищенное с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка “d”», с уровнем взрывозащиты «взрывобезопасный» (1), соответствует ГОСТ Р 51330.10-99; маркировка взрывозащиты “1ExiallCT5 X” по ГОСТ Р 51330.0-99; категория и группа взрывоопасной смеси llВ по ГОСТ Р 51330.11-99; группа Т5 по ГОСТ Р 51330.5-99; - невзрывозащищенное. Датчики взрывозащищенных исполнений предназначены для установки во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок. Датчики предназначены для работы на ОАЭ, выпускаются только в невзрывозащищенном исполнении. Датчики, предназначенные для работы на ОАЭ, по устойчивости к электромагнитным помехам соответствуют четвертой группе исполнения при оценке качества функционирования В по ГОСТ Р 50746-2000. Датчики, предназначенные для работы на ОАЭ, выдерживают сейсмические нагрузки до 8 баллов на высоте отметки 40 метров. Относительная влажность окружающего воздуха до 95% при 35°С. Степень защиты датчиков от воздействия пыли и воды – lР55 по ГОСТ 14254-96. Средняя наработка на отказ с учетом технического обслуживания составляет 150000h. Средний срок службы датчиков – 12 лет, кроме датчиков, эксплуатируемых при измерении параметров химических агрессивных сред, - 6лет. Устройство и работа. Работа датчика основана на использовании тензоэффекта в полупроводниках. Измеряемое давление воздействует на мембрану тензопреобразователя, от деформации которой изменяются значения сопротивлений тензорезисторов и электрического выходного сигнала. Электронный блок преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал и осуществляет компенсацию температурных погрешностей. Датчики с разделительной мембраной могут быть использованы для измерения давления агрессивных сред, а датчики с открытой разделительной мембраной также и для измерения коагулирующих сред. Для защиты мембран в разделителях от воздействия измеряемой среды допускается использование пленок из фторопласта, резины и других эластопластов толщиной до 0,3 мм или дополнительных металлических мембран толщиной до 0,1 мм (тантал, нержавеющая сталь и т.п.). Общий вид, габаритные и присоединительные размеры датчиков представлены на рисунке 1, а электрическая схема подключения датчика Сапфир-22МТ и блока извлечения корня БИК36М – рисунок 2.
5. Блоки измерительные счетчиков жидкости СКЖ «БИ СКЖ» Назначение БИ СКЖ предназначены для измерения массы жидкости, в составе газожидкостной смеси поступающей из скважин, без предварительной ее сепарации, на объектах добычи нефти и узлах оперативного учета нефти.
Область применения – объекты добычи нефти и узлы оперативного контроля ее в технологических установках нефтедобывающих предприятий, а также системы сбора данных, контроля и регулирования технологических процессов в других отраслях промышленности.
Измеряема среда – газожидкостная смесь, включающая нефть, пластовую воду и попутный газ.
Устройство и работа
Блок измерительный в соответствии с рис.1 состоит из измерительной камеры 1 с грузами 2, зафиксированной на оси 3. Измерительная камера установлена на крышке 4 и задней опоре 5 на специальные подшипники. В состав блока измерительного входят также ограничители поворота 6 совмещенные с гасителями удара, датчик импульсов 7, индикатор уклона 8. блок измерительный устанавливается в различные корпуса. Корпус, в который устанавливается блок, обеспечивает подвод и отвод рабочей жидкости, а также герметичность при работе под давлением. Датчик импульсов рис.2, входящий в состав блока измерительного имеет варианта исполнения, отличающихся типом преобразователя колебаний: с ненормируемым и нормируемым выходным сигналом. Преобразователь колебаний устанавливается в герметичный карман 1 корпуса датчика, приваренного к крышке блока измерительного. Преобразователь колебаний включает герметичный контакт 2, установленный на специальном кронштейне, соединенный монтажными приводами 3 с изолирующей платой. Корпус датчика закрыт крышкой 7 с кабельным вводом, состоящим из кольца уплотнительного 5 и штуцера 8 с контргайкой 6. крышка крепится 4-мя специальными болтами 9. Нормирующий преобразователь устанавливается аналогичным образом. Блок измерительный совместно с корпусом образуют камерный преобразователь расхода. Преобразователь расхода работает следующим образом. Газожидкостная смесь подается во входной коллектор корпуса, затем через сопло в измерительную камеру, состоящую из двух частей. Заполнение одной части камеры до величины (в ед.массы), превышающей условия уравновешивания грузов, приводит к опрокидыванию камеры. Затем этот процесс повторяется на другой части камеры. Одновременно в выходной коллектор вытесняется жидкость, находящаяся в нижней части корпуса преобразователя. Избыток газа также вытесняется в коллектор. Необходимым условием работы в закрытой системе сбора (под избыточным давлением) является наличие газа в корпусе преобразователя расхода, который выделяется из рабочей жидкости в процессе работы счетчика. Преобразование числа опрокидываний измерительной камеры в электрические импульсы осуществляется посредством воздействия магнита, закрепленного к камере на герметичный контакт, установленный в кармане датчика. Вычислитель или нормирующий преобразователь обрабатывают по специальному алгоритму сигнал, поступающий от герметичного контакта, и передают его в виде нормируемого импульса в систему телеметрии. При использовании вычислителя показания массы жидкости и расхода отображаются на индикаторе, а также фиксируются и хранятся в течение определенного времени в архиве.
6. Расходомер-счетчик ультразвуковой многоканальный УРСВ «Взлет-МР»
1.1. Назначение расходомера. Расходомер-счетчик ультразвуковой многоканальный УРСВ «Взлет МР» предназначен для измерения среднего объемного расхода и объема различных жидкостей (горячей и холодной воды, кислот, щелочей, молочных продуктов, нефти и нефтепродуктов, в том числе мазутов, масел и т.д.) в напорных трубопроводах в различных условиях эксплуатации, в том числе во взрывоопасных зонах (в спец. комплектациях). Расходомер может применяться в энергетике, коммунальном хозяйстве, нефтегазовой, химической, пищевой и других отраслях промышленно-хозяйственного комплекса. Расходомер может использоваться в составе различных комплексов, в том числе в составе теплосчетчиков, измерительных систем, АСУ ТП и т.д. 1.2. Технические характеристики. Расходомер выполняет измерения при постоянном и/или переменном (реверсивном) направлении потока жидкости в трубопроводе для каждого направления. Расходомер обеспечивает возможность выполнения одно- или многоканальных измерений. Одноканальные измерения выполняются в одном трубопроводе, многоканальные – в нескольких. По способу организации зондирования ультразвуковым сигналом (УЗС) потока в трубопроводе каналы выполнены однолучевыми. Однолучевое зондирование потока в трубопроводе каналы выполнены однолучевыми. Однолучевое зондирование потока в трубопроводе выполняется одной парой преобразователей электроакустических (ПЭА). Канал измерения включает в себя первичный преобразователь расхода (ПП), кабели связи и вторичный измерительный преобразователь (ВП). Состав расходомера. В состав расходомера входит: - вторичный измерительный преобразователь, - преобразователь электроакустический, - пульт управления, - ЗИП, - комплект монтажный, - эксплуатационная документация, - программное обеспечение пользователя, - инструкция по применению программного обеспечения, - руководство по эксплуатации пульта управления.
Устройство и работа. Структурная схема расходомера. Расходомер обеспечивает возможность выполнения многоканальных измерений. По способу организации зондирования ультразвуковым сигналом (УЗС) потока в трубопроводе каналы выполнены однолучевыми. Однолучевое зондирование потока в трубопроводе выполняется одной парой ПЭА. Канал измерения расходомера включает в себя первичный преобразователь расхода, канал преобразования и обработки измерительного сигнала вторичного измерительного преобразователя (ВП) и кабели связи. Структурная схема расходомера приведена на Рис.l.
Основным элементом расходомера является плата системная (ПС), содержащая центральный процессор, два канала преобразования и обработки измерительного сигнала, интерфейсы внешних связей. Плата расходомерная (ПР) содержит два канала преобразования и обработки измерительного сигнала. Эта плата устанавливается в расходомер при необходимости обеспечить измерения по 3 или 4 каналам. Количество ПЭА, входящих в комплект расходомера, определяется количеством используемых измерительных каналов. ПР взаимодействует с ПС по внутреннему интерфейсу RS-485. Индикация выходной информации и установка необходимых исходных данных осуществляется либо с помощью пульта управления и индикации (ПУИ) «ВЗЛЕТ ПУИ», подключаемого по интерфейсу RS-232, либо с помощью IВM совместимого персонального компьютера (ПК), подключаемого по интерфейсу RS232 или RS-485. Питание расходомера осуществляется от однофазной сети переменного тока 36 В 50 Гц. При отсутствии такой сети в состав расходомера может быть включен источник электропитания, представляющий из себя преобразователь напряжения 220/36 В 50 Гц. Вторичный источник питания (ВИП) преобразовывает первичное напряжение 36 В 50 Гц в напряжение питания постоянного тока. Адаптер токового выхода (АТ) подключается к импульсным выходам FI-F4. Выходы разовых команд («РК выю», информирующие о состоянии расходомера, направлениях потоков, отказах, используются для подключения внешних устройств. Предусмотрена возможность ввода в расходомер разовых управляющих сигналов («Управление»). Принцип работы расходомера По принципу работы расходомер относится к время-импульсным ультразвуковым расходомерам, работа которых основана на измерении разности времени прохождения ультразвукового сигнала по направлению потока жидкости в трубопроводе и против него. Возбуждение УЗС производится электроакустическими преобразователями, установленными на измерительный участок. По способу организации зондирования потока жидкости ультразвуковыми импульсами расходомер относится к автоциркуляционным расходомерам с попеременной коммутацией. Особенностью этих ультразвуковых расходомеров (УЗР) является попеременное функционирование двух синхроколец. Синхрокольца образованы приемно-усилительным трактом, охваченным запаздывающей обратной связью через электроакустический тракт (ПЭА1 - стенка трубопровода - жидкость стенка трубопровода - ПЭА2). Работу расходомера рассмотрим на примере одного канала измерения с накладными ПЭА, установленными по V-схеме (рис.2).
7. Cчетчики жидкости «РИНГ» кольцевые для измерения объема жидкости или газожидкостной смеси, в том числе высоковязкой. ОписаниеНазначение
Область применения
В том числе - взрывоопасные зоны помещений и наружных установок согласно ГОСТ Р 51330.13-99 (МЭК 60079-14-96), гл. 7.3 ПУЭ и другим нормативным документам, регламентирующим применение электрооборудования во взрывоопасных зонах. Измеряемое вещество
Состав
Принцип работы счетчика кольцевого «РИНГ»
Рабочая среда поступает через входной патрубок 1 корпуса преобразователя 2 в блок измерительный 3. Под действием жидкости поршень 4 совершает сложное периодическое движение. В результате за каждый период кольцевой поршень отсекает нормированный объем жидкости и вытесняет его в трубопровод через выходной патрубок 5.Преобразование числа оборотов кольцевого поршня в электрические импульсы осуществляется с помощью магнитоуправляемого датчика 6. Особенности счетчика
8. ППД Расходомеры переменного перепада давления являются наиболее универсальными, так как позволяют измерять расход жидкостей, газов и пара, протекающих в трубопроводах, практически при любых давлениях и температурах. Расход вещества связан с его движением. Для измерения расхода вещества расходомером переменного перепада давления в трубопроводе на пути потока устанавливают сужающее устройство (дроссельный орган) . Струя жидкости, протекающей по трубопроводу, сжимается, достигая наименьшего сечения на некотором расстоянии после диафрагмы. Дальше струя постепенно расширяется до полного сечения трубопровода. С приближением струи к сужению давление падает, достигая наименьшей величины в месте наибольшего сужения струи, и дальше давление вновь возрастает, причем оно полностью не восстанавливается. Разность давлений до и после сужения называется перепадом давления. Изменение давления при протекании потока через сужающее устройство является следствием изменения потенциальной и кинетической энергии потока. Величина перепада давления поэтому является мерой средней скорости его, а, следовательно, и мерой расхода.
9. Расчетная часть.
В данной лабораторной работе мы ознакомились с принципами эксплуатации расходомеров в нефтяной и газовой промышленности. Выполнение л/р проводились в специально оборудованной стендом аудитории. На стенде смонтированы исследуемые нами расходомеры, все параметры которых выведены на компьютер. Заполнение таблицы расходов происходило в реальном времени при наглядной работе расходомеров. Из проделанной нами работы можно сделать вывод: что наименьшая погрешность имеют эл-магнитные расходомеры. У каждого расходомера есть свои преимущества недостатки. на результат показаний ЭМР влияют электр помехи, и для ЭМР проще создать условия позволяющие удалить эти помехи, например, использовать оптоволокно для защиты от помех. В остальных расходомерах добиться идеальных оказаний сложнее, так как условия проведения анализа расходомеров не контролируема. Например, вязкость –НОРД, ультразвук – в Взлете, недостаток потока – РППД в случаях возникновения в трубах газа используются в СКЖ – газосепаратор, который отсутствует. РИНГ же не точен, потому что в случае возникновения зазора между прижимным кольцом и поршневым кольцом возникает погрешность измерения.
Похожие статьи:
|
|