Способ измерения расхода потока жидкости и газа
Авторы патента:
Использование: для измерения расхода нефти, а также метрологического обеспечения средств измерения расхода. Сущность изобретения: способ включает измерение частоты вращения турбинки турбинного преобразователя, измерение плотности потока, его динамического давления, разности давлений на турбинке и определение величины объемного расхода по математической зависимости, включающей измеренные величины. 1 ил.
Изобретение относится к технике измерения расходов жидкостей и газов и, в частности, к способам измерения расхода нефти в автоматизированных системах управления процессами добычи и транспортирования нефти и газа, а также метрологического обеспечения средств измерения расхода в динамике.
Известен способ измерения расхода жидкостей с помощью турбинного преобразователя расхода и трубопоршневой установки, периодически подключаемой к технологической линии контроля [1] . Недостатком способа является значительная погрешность измерения расхода. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения расхода жидкостей (газов), включающий измерение параметра выходного сигнала турбинного преобразователя расхода, плотности контролируемого потока жидкости, определение по известным зависимостям объемного и массового расхода жидкости, а также определение среднего объемного распада [2] . Недостаток известного способа заключается в следующем. При определении расхода (количества) нефтей возникают дополнительные погрешности за счет эффекта усадки их, обуславливаемой неодинаковостью структуры смешанного многокомпонентного потока нефтей по сечению гидравлического тракта на участках измерений трубопоршневой установки и турбинного преобразователя расхода, сопровождаемой колебаниями температуры и давления контролируемой нефти. Особенно существенны эти погрешности при контроле нефтей, содержащих значительные доли фракций легких углеводородов. В известном способе с помощью трубопоршневой установки, подключаемой к технологической линии контроля на некоторый период , измеряют количество проливаемой дозы жидкости Wт.р., а также количество импульсов Nf выходного сигнала турбинного преобразователя за тот же период, и инвариантное текущему значению среднего расхода жидкости в этот период значение импульсного коэффициента K1= принимается базовым на весь период процесса контроля нефти для определения объемного количества нефти по формуле W = . Этим и объясняется наличие погрешностей измерения вследствие воздействия вышеуказанных факторов. Кроме того, погрешности возникают и из-за необходимости приведения измеренного расхода (количества) в рабочих условиях Wт.р. к расходу (количеству) Wо в нормальных условиях Wo = Wт.р. Ст Ср, где Ст и Ср- значения объемных коэффициентов коррекции по температуре и давлению. По данным "Бритиш петролеум (ВРI) и Американского общества инженеров, механизмов (АSME), в связи с использованием "Поправочных множителей при измерении нефтей", табулированных по результатам лабораторных исследований "стабильной" нефти, вызывает сомнение правомерность их практического использования из-за больших погрешностей, особенно, когда рабочие условия контроля существенно отличаются от нормальных. Целью изобретения является повышение точности измерения. Цель достигается тем, что в способе измерения расхода жидкостей (газов), включающем измерение параметра выходного сигнала турбинного преобразователя расхода, плотности контролируемого потока жидкости, определение среднего объемного и массового количества жидкости, дополнительно измеряют динамические давление и разность давлений на турбинке преобразователя, в качестве параметра сигнала турбинного преобразователя расхода используют частоту импульсов, а средний объемный расход определяют по формуле Q = S V, где S - площадь миделева сечения турбинного преобразователя; V - средняя скорость потока жидкости в миделевом сечении турбинного преобразователя, причем указанную среднюю скорость потока жидкости определяют по формуле V = tgarcCosec, где n - частота импульсов выходного сигнала турбинного преобразователя; Мf - коэффициент гиперболы статистической характеристики преобразования турбинного преобразователя; - средний диаметр турбинки преобразователя; Z - количество лопастей турбинки; д - динамическое давление потока; Рz - разность давлений на турбинке преобразователя. При реализации способа отпадает необходимость использования трубопоршневой установки, а определение среднего объемного расхода осуществляется через среднюю скорость потока жидкости в миделевом сечении турбинного преобразователя, которая определяется на основе измерения ряда параметров процесса, полностью характеризующих картину гидромеханического взаимодействия контролируемого потока с турбинкой турбинного преобразователя. Это позволяет исключить погрешности, свойственные способу-прототипу. Способ осуществляется следующим образом. Измеряют частоту n импульсов в узле съема выходного сигнала турбинного преобразователя расхода, измеряют динамическое давление дпотока и разность давления Рz, действующих на турбинке, а также плотность контролируемой жидкости. По измеренным значениям параметров, а также с учетом конструктивных параметров турбинного преобразователя расхода определяют среднюю скорость сформированного в миделевом сечении преобразователя потока по формуле V = tgarcCosec, (1) средний объемный расход Q = S V (2), а также объемное количество контролируемой жидкости Wт.р. по формуле Wт.р= QdT, (3) где Т - период интегрирования в отрезке реального масштаба времени от Т1до Т2, и массовое количество по формуле M = Qdt, (4) где - текущее значение плотности контролируемого потока жидкости, измерение которой на потоке осуществляется без ущерба верификации способа. Реализация способа осуществляется с помощью серийно изготавливаемых технических средств. На чертеже показана схема устройства для реализации способа. Устройство содержит рабочую I1 и резервную I2 измерительные линии, на которых смонтированы технологические задвижки 2 с обратным клапаном 3, блок фильтра 4 со смесителем 5 потока и преобразователем 6 разности давлений, сигнализирующим о степени загрязненности фильтрующего элемента, преобразователи 7 избыточного давления, 8 температуры и 9 плотности, а также преобразователи 10 динамического давления, турбинный преобразователь 11 расхода и преобразователь 12 разности давлений на турбинке преобразователя 11. Комплексная измерительная информация поступает в процессор микроЭВМ 13 для обработки с последующей регистрацией результатов в единицах расхода, а также параметров состояния и теплофизических свойств потока в реальном масштабе времени от Т1 до Т2.
Формула изобретения
Q = S v,
где S - площадь миделевого сечения турбинного преобразователя,
v - средняя скорость в этом сечении, соответствующая выражению
V = tgarcCosec, ,
где n - частота импульсов выходного сигнала турбинного преобразователя;
Mf - коэффициент гиперболы статической характеристики турбинного преобразователя;
- средний диаметр турбинки турбинного преобразователя;
z - количество лопастей турбинки;
д - динамическое давление потока;
Pz - разность давлений на турбинке турбинного преобразователя.
РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Изобретение относится к измерению расхода жидкости в газожидкостных потоках , находящихся под вакуумом, и может быть использовано в различных отраслях промышленности
Фильтромер // 1682801
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в гидрогеологии и мелиорации, а именно для определения величины притока грунтовых вод, выклинивающих в дренажные каналы, пруды , водоемы
Универсальный фильтромер зоценко а.ф. // 1682800
Изобретение относится к гидрологическому приборостроению и может быть использовано как для измерения потерь воды на фильтрацию (оттока) из каналов и водоемов , так и для измерения притока подземных вод к дренажным каналам и водоемам
Фильтромер // 1682799
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в гидрогеологии и мелиорации, а именно для определения величины потерь воды на фильтрацию из каналов и водоемов
Расходомер сыпучих материалов // 1656330
Изобретение относится к технике измерения потока сыпучих материалов, например семян, и может использоваться в сельском хозяйстве
Способ измерения расхода сыпучего материала // 1618289
Изобретение относится к определению расхода непрерывного потока сыпучего материала, подаваемого к весам, выход которых периодически запирается
Многоканальный суммирующий расходомер // 1312393
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам для измерения общего расхода жидкостей или газов
Изобретение относится к измерительным приборам, обеспечивающим измерение массы углеводорода в потоках добываемых сырой нефти или природного газа, а также измерение содержания воды в этих потоках
Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для измерения расхода газообразного теплоносителя, например, пара, в области горячего водоснабжения
Способ измерения расхода вещества // 2143102
Изобретение относится к бесконтактным средствам измерения расхода текучих сред и, в частности, к информационно-измерительным системам (ИИС) для контроля массового расхода перекачиваемой по трубопроводу воды, нефти и других жидкостей
Изобретение относится к способу определения расхода потока текучей среды, в частности двухфазного потока, содержащего нефть, воду и газ, из морской эксплуатационной скважины
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода порошкообразной среды в энергетике, металлургии и других отраслях промышленности