Вузол вимірювання витрати газу

1. Вузол вимірювання витрати газу, що містить вимірювальний трубопровід витратоміра з прямолінійними ділянками трубопроводу, місцевими опорами та звужуючим пристроєм, який відрізняється тим, що додатково до вимірювального трубопроводу витратоміра (Α) на основі звужуючого пристрою, встановленого безпосередньо у газопроводі (1), підключені ділянки трубопроводу за розгалуженою паралельно-послідовною схемою, у якій через відгалуження (2) та відгалуження (17) підключений вимірювальний трубопровід еталонного витратоміра (Б), який через відгалуження (7) та відгалуження (14) з'єднаний з вимірювальним C2 2 95146 1 3 чого пристрою, стан прямолінійних ділянок трубопроводу, точність первинних датчиків (перепаду тиску, тиску, температури), навколишня температура, параметри потоку газу (пульсуючий, стаціонарний), точність визначення фізичних властивостей газу (динамічна в'язкість, коефіцієнт стискальності) і т. і. Щоб в умовах аналога перевірити точність витратоміра потрібно демонтувати звужуючий пристрій з прямолінійними ділянками і обчислювачем газу та здати їх у відповідну службу, зупинивши при цьому облік транспортованого газу у магістральному газопроводі, де вони працюють. Крім того, дана схема, згідно з нормативним документом, передбачає велику довжину прямолінійних ділянок перед і після звужуючого пристрою, а їх технічний стан (чистота поверхні, шорсткість, овальність, прямолінійність, зварені шви і уступи) впливають на параметри потоку газу і в негативних випадках знижують точність вимірів (чим довше прямолінійна ділянка - тим більшою мірою). До того ж витратомірні пункти за аналогом мають малий діапазон вимірювань витрати газу через використання саме звужуючого пристрою. Особливо це негативно позначається в моменти, коли споживання газу падає (наприклад влітку, вночі), і падає тиск у газопроводі до величини, на яку звужуючий пристрій не може відреагувати у запланованому табельному режимі. Така ж проблема постає і в моменти, коли споживання газу навпаки зростає до свого пікового значення. Відомий також вимірювальний трубопровід з використанням методу змінного перепаду тиску. Це прямолінійна ділянка трубопроводу разом із місцевими опорами, починаючи від найдальшого місцевого опору, вказаного у розрахунковому листку, до звужувального пристрою і закінчуючи першим місцевим опором після звужуючого пристрою [2]. Даний вимірювальний трубопровід як і вузол вимірювання витрати газу, що заявляється, мають у своєму складі прямолінійні ділянки трубопроводу з місцевими опорами та звужуючий пристрій. Однак відсутність еталонного витратоміра, підключеного до витратоміра на основі звужуючого пристрою, встановленого безпосередньо у газопроводі, не дає можливості в робочих умовах проконтролювати точність і визначити відносну погрішність вимірів у той час, як на ці параметри впливають численні фактори, а саме: чистота поверхні, гострота крайки, площинність і товщина діафрагми, стан порожнин звужуючого пристрою, стан прямолінійних ділянок трубопроводу, точність первинних датчиків (перепаду тиску, тиску, температури), навколишня температура, параметри потоку газу (пульсуючий, стаціонарний), точність визначення фізичних властивостей газу (динамічна в'язкість, коефіцієнт стискальності) і т. ін. Щоб в умовах цього аналога перевірити точність витратоміра потрібно демонтувати звужуючий пристрій з прямолінійними ділянками і обчислювачем газу та здати їх у відповідну службу, зупинивши при цьому облік транспортованого газу у магістральному газопроводі, де вони працюють, що знижує технологічність процесу транспортування газу та здорожчує його. Крім того, дана схема, згідно з 95146 4 нормативним документом, передбачає велику довжину прямолінійних ділянок перед і після звужуючого пристрою, а їх технічний стан (чистота поверхні, шорсткість, овальність, прямолінійність, зварені шви і уступи) впливають на параметри потоку газу і в негативних випадках знижують точність вимірів (чим довше прямолінійна ділянка тим - більшою мірою). До того ж вимірювальний трубопровід за аналогом має малий діапазон вимірювань витрати газу через використання саме звужуючого пристрою. Особливо це негативно позначається в моменти, коли споживання газу падає (наприклад влітку, вночі), і падає тиск у газопроводі до величини, на яку звужуючий пристрій не може відреагувати у запланованому табельному режимі. Така ж проблема постає і в моменти, коли споживання газу навпаки зростає до свого пікового значення. Найбільш близьким за технічною суттю до винаходу, вибраним як прототип, є вимірювальний трубопровід та його оснащення. Цей вимірювальний трубопровід є круглого перерізу по всій довжині прямолінійних ділянок. Звужуючий пристрій у ньому встановлено між двома прямолінійними ділянками вимірювального трубопроводу, мінімальна довжина котрих для кожного типу звужуючого пристрою наперед задана у відповідних частинах комплексу стандартів. При цьому прямолінійні ділянки вимірювального трубопроводу, заключені між звужуючим пристроєм і найближчими від нього з двох сторін місцевими опорами, де місцевий опір це трубопровідна арматура або інший елемент трубопроводу, що змінює кінематичну структуру потоку (засувка, кран, коліно, дифузор, відгалуження тощо) [3]. Даний вимірювальний трубопровід та його оснащення як і вузол вимірювання витрати газу, що заявляється, мають у своєму складі прямолінійні ділянки трубопроводу з місцевими опорами та звужуючий пристрій. Однак відсутність еталонного витратоміра, підключеного до витратоміра на основі звужуючого пристрою, встановленого безпосередньо у газопроводі, не дає можливості в робочих умовах проконтролювати точність і визначити відносну погрішність вимірів у той час, як на ці параметри впливають численні фактори, а саме: чистота поверхні, гострота крайки, площинність і товщина діафрагми, стан порожнин звужуючого пристрою, стан прямолінійних ділянок трубопроводу, точність первинних датчиків (перепаду тиску, тиску, температури), навколишня температура, параметри потоку газу (пульсуючий, стаціонарний), точність визначення фізичних властивостей газу (динамічна в'язкість, коефіцієнт стискальності) і т. ін. Щоб в умовах прототипу перевірити точність витратоміра потрібно демонтувати звужуючий пристрій з прямолінійними ділянками і обчислювачем газу та здати їх у відповідну службу, зупинивши при цьому облік транспортованого газу у магістральному газопроводі, де вони працюють, що знижує технологічність процесу транспортування газу та здорожчує його. Крім того, дана схема, згідно з нормативним документом, передбачає велику довжину прямолінійних ділянок до і після звужуючого пристрою, а їх технічний 5 стан (чистота поверхні, шорсткість, овальність, прямолінійність, зварені шви і уступи) впливають на параметри потоку газу і в негативних випадках знижують точність вимірів (чим довше прямолінійна ділянка - тим більшою мірою). До того ж вимірювальний трубопровід та його оснащення за прототипом має малий діапазон вимірювань витрати газу через використання саме звужуючого пристрою. Особливо це негативно позначається в моменти, коли споживання газу падає (наприклад влітку, вночі), і падає тиск у газопроводі до величини, на яку звужуючий пристрій не може відреагувати у запланованому табельному режимі. Така ж проблема постає і в моменти, коли споживання газу навпаки зростає до свого пікового значення. В основу винаходу поставлена задача у вузлі вимірювання витрати газу шляхом додаткового підключення вимірювального трубопроводу еталонного витратоміра та встановлення пристрою підготовки газового потоку забезпечити підвищення точності вимірювань витрати газу, технологічності процесу транспортування газу і його здешевлення та розширити діапазон таких вимірювань. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у вузлі вимірювання витрати газу, який, як і прототип, має у своєму складі вимірювальний трубопровід витратоміра з прямолінійними ділянками трубопроводу, місцевими опорами та звужуючим пристроєм згідно з винаходом додатково до вимірювального трубопроводу витратоміра на основі звужуючого пристрою, встановленого безпосередньо у газопроводі, підключені ділянки трубопроводу за розгалуженою паралельно-послідовною схемою, за якою через відгалуження підключено вимірювальний трубопровід еталонного витратоміра, який до того ж через відгалуження зв'язаний з вимірювальним трубопроводом витратоміра з'єднувальним трубопроводом, причому у вимірювальному трубопроводі витратоміра по ходу переміщення газу слідом за відгалуженням послідовно змонтовані кран (місцевий опір), прямолінійна ділянка з пристроєм підготовки газового потоку, звужуючий пристрій з обчислювачем витрати, прямолінійна ділянка з фланцевим з'єднанням, відгалуження (місцевий опір), кран і відгалуження, у вимірювальному трубопроводі еталонного витратоміра слідом за відгалуженням по ходу переміщення газу послідовно змонтовані кран, відгалуження, еталонний вимірювальний комплекс, кран і відгалуження, а на з'єднувальному трубопроводі посередині встановлений кран. Технічний результат, якого можна досягти при використанні винаходу, полягає в тому, що забезпечується підвищення точності вимірювань витрати газу, технологічності процесу транспортування газу і його здешевлення та розширюється діапазон таких вимірювань. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак винаходу та технічним результатом простежується в тому, що нові ознаки, які введені у вузол вимірювання витрати газу, а саме такі, за якими додатково до вимірювального трубопроводу витратоміра на основі звужуючого пристрою, встановленого безпосередньо у газопроводі, підключені ділянки трубопроводу за розгалуженою паралель 95146 6 но-послідовною схемою, за якою через відгалуження підключено вимірювальний трубопровід еталонного витратоміра, який до того ж через відгалуження (місцевий опір) зв'язаний з вимірювальним трубопроводом витратоміра з'єднувальним трубопроводом, причому у вимірювальному трубопроводі витратоміра по ходу переміщення газу слідом за відгалуженням послідовно змонтовані кран (місцевий опір), прямолінійна ділянка з пристроєм підготовки газового потоку, звужуючий пристрій з обчислювачем витрати, прямолінійна ділянка з фланцевим з'єднанням, відгалуження (місцевий опір), кран і відгалуження, у вимірювальному трубопроводі еталонного витратоміра слідом за відгалуженням по ходу переміщення газу послідовно змонтовані кран, відгалуження, еталонний вимірювальний комплекс, кран і відгалуження, а на з'єднувальному трубопроводі посередині встановлений кран, при взаємодії з відомими ознаками, а саме: наявністю вимірювального трубопроводу витратоміра з прямолінійними ділянками трубопроводу, місцевими опорами та звужуючим пристроєм забезпечують підвищення точності вимірювань витрати газу, технологічності процесу транспортування газу та його здешевлення за рахунок того, що за запропонованою схемою показання витратоміра з звужуючим пристроєм можна у кожну мить порівняти з показаннями еталонного витратоміра, за який може бути використаний будь-який витратомір більш високої точності і з більш широким діапазоном вимірювань (наприклад: ультразвуковий, роторний, оптичний), причому для цього не потрібні демонтаж витратоміра і зупинка транспортування газу (що є більш технологічним і дешевим), а використання пристрою підготовки газового потоку дає можливість скоротити довжину прямолінійної ділянки між краном (місцевим опором) та звужуючим пристроєм, а також ігнорувати її стан, що також позитивно впливає і на підвищення точності вимірів, і на технологічність процесу транспортування газу, і на його здешевлення. Крім того використання еталонного витратоміра з більш широким діапазоном вимірювань дає можливість скористатися саме вимірювальним трубопроводом еталонного витратоміра для вимірювання витрати газу малого тиску, коли витратомір з звужуючим пристроєм не може робити у табельному режимі, а також можливість вимірювання витрати газу великого тиску за роздвоєними потоками паралельно з витратоміром з звужуючим пристроєм. На фігурі схематично показаний вузол вимірювання витрати газу з пристроями, що до нього входять. Вузол вимірювання витрати газу складається з пристроїв, що слугують для наступного: - вимірювальний трубопровід витратоміра А на основі звужуючого пристрою, включений безпосередньо у газопровід 1 - як ділянка, на якій змонтовано усі прилади, необхідні для проведення вимірювань витрат газу, що транспортується через газопровід 1; - відгалуження 2 та відгалуження 17 - для підключення вимірювального трубопроводу еталонного витратоміра Б; 7 - вимірювальний трубопровід еталонного витратоміра Б - як ділянка, на якій змонтовано усі еталонні прилади, необхідні для проведення вимірювань витрат газу, що транспортується через газопровід 1, послідовно або паралельно проведенням такого вимірювання вимірювальним трубопроводом витратоміра А на основі звужуючого пристрою (при цьому забезпечується можливість показання вимірювального трубопроводу витратоміра А на основі звужуючого пристрою у кожну мить порівняти з показаннями вимірювального трубопроводу еталонного витратоміра Б); - відгалуження 7 та відгалуження (місцевий опір) 14 - для зв'язування через них вимірювального трубопроводу витратоміра А на основі звужуючого пристрою з вимірювальним трубопроводом еталонного витратоміра Б; - з'єднувальний трубопровід В - як з'єднувальна ділянка для з'єднання вимірювального трубопроводу витратоміра А на основі звужуючого пристрою з вимірювальним трубопроводом еталонного витратоміра Б; - кран 3, кран (місцевий опір) 4, крани 9, 15, 16 - для перекривання або відкривання відповідної ділянки трубопроводу; - прямолінійна ділянка 5 (перед звужуючим пристроєм) та прямолінійна ділянка 12 (після звужуючого пристрою) - для стабілізації газового потоку на відповідній ділянці трубопроводу; - пристрій підготовки газового потоку 6 - для спрямовування та рівномірного розподілу газового потоку за перерізом трубопроводу, що дає можливість скоротити довжину прямолінійної ділянки (може бути використаний, наприклад, типу «Zanker»); - звужуючий пристрій 10 - для створювання перепаду тиску, що є пропорційним швидкості газового потоку; - обчислювач витрати 11 - для обчислювання витрати та представлення її у конкретних даних; - фланцеве з'єднання 13 - для забезпечення можливості багаторазово виконувати розбирання та збирання вимірювального трубопроводу з метою ревізії та очистки його; - еталонний вимірювальний комплекс 8 - як ділянка вимірювального трубопроводу еталонного витратоміра Б, на якій у комплексі змонтовано усі еталонні прилади, необхідні для проведення вимірювань витрат газу, що транспортується через газопровід 1. Як еталонний вимірювальний комплекс може бути використаний набір приладів, що входить до складу будь-якого витратоміра більш високої точності і з більш широким діапазоном вимірювань, ніж витратомір на основі звужуючого пристрою (наприклад: ультразвукового, роторного, оптичного). Вузол вимірювання витрати газу магістрального трубопроводу може робити у трьох режимах наступним чином. Режим послідовний, коли при закритих кранах 3, 16 і відкритих кранах 4, 9, 15 газовий потік по газопроводу 1 надходить спочатку у вимірювальний трубопровід витратоміра А на основі звужуючого пристрою, встановлений безпосередньо у газопроводі, а потім послідовно у вимірювальний 95146 8 трубопровід еталонного витратоміра Б і далі на вихід до газопроводу. При цьому газовий потік минає відгалуження 2, проходить через відкритий кран 4, проходить через прямолінійну ділянку 5 (перед звужуючим пристроєм), де його стабілізують, проходить пристрій підготовки газового потоку 6, де спрямовують та рівномірно розподіляють газовий потік за перерізом трубопроводу, далі по продовженню прямолінійної ділянки газ попадає у звужуючий пристрій 10, який створює перепад тиску, що є пропорційним швидкості газового потоку, ці величини у обчислювачі витрати 11 обчислюють, представляючи їх у конкретних даних величини витрати газу, далі газовий потік проходить прямолінійну ділянку 12 (після звужуючого пристрою), де також стабілізується, фланцеве з'єднання 13, яке забезпечує можливість багаторазово виконувати розбирання та збирання вимірювального трубопроводу з метою ревізії та очистки його, та через відгалуження 14 газ попадає у з'єднувальний трубопровід В, а далі через відкритий кран 9 та відгалуження 7 газовий потік направляється у еталонний вимірювальний комплекс 8, де також проходить всі операції з обчислення витрати тільки з застосуванням приладів, які є еталонними по відношенню до витратоміра на основі звужуючого пристрою (більш точними та з більш широким діапазоном вимірювань). Далі через відкритий кран 15 та відгалуження 17 газовий потік попадає у газопровід. Послідовний режим дозволяє в робочих умовах виконати перевірку точності вимірювань (а значить і підвищує точність) у вимірювальному трубопроводі витратоміра А на основі звужуючого пристрою, порівнюючи показники вимірювань цього витратоміра з еталонним без демонтажу першого, що робить транспортування газу більш технологічним і дешевим. Використання пристрою підготовки газового потоку 6 при цьому дає можливість скоротити довжину прямолінійної ділянки між краном (місцевим опором) та звужуючим пристроєм, а також ігнорувати її стан, що також позитивно впливає і на підвищення точності вимірів, і на технологічність процесу транспортування газу, і на його здешевлення. Режим паралельний, коли при відкритих кранах 3, 4, 15, 16 та закритому крані 9 газовий потік з газопроводу 1, роздвоюючись через відгалуження 2 і змішуючись через відгалуження 17, надходить у вимірювальний трубопровід витратоміра А на основі звужуючого пристрою, встановлений безпосередньо у газопроводі, і у вимірювальний трубопровід еталонного витратоміра Б паралельно. Паралельний режим розширює діапазон вимірювань при максимальних показниках витрати газу, тому що дає змогу розподілити потоки газу, зробивши їх у кожному з вимірювальних трубопроводів наполовину меншими, що грає велику позитивну роль у ситуації, коли споживання і тиск газу у газопроводі досягає свого максимального за значенням піку, і один витратомір на основі звужуючого пристрою не може робити у запланованому табельному режимі. У такому випадку, за умов, що діаметри цих двох вимірювальних трубопроводів однакові, для визначення загальної витрати газу у газопроводі показники витрати за кожним з витра 9 95146 томірів слід скласти. Режим еталонний (умовно), коли при закритих кранах 4, 9, 16 і відкритих кранах 3, 15 працює тільки вимірювальний трубопровід еталонного витратоміра Б. Еталонний (умовно) режим розширює діапазон вимірювань при мінімальних показниках витрати газу, тому що дає змогу у ситуації, коли падає споживання і тиск газу, і витратомір на основі звужуючого пристрою перестає робити заплановано у табельному режимі, використати витратомір саме еталонний, який побудовано на Комп’ютерна верстка А. Крулевський 10 основі приладів більш широкого діапазону вимірів. Джерела інформації: 1. Подкопаев А.П., Технологические измерения и контрольно-измерительные приборы: учебник для техникумов. - М.: Недра, 1986. - C. 295, с. 208-217). 2. Беккер М.В., Пономарьов Ю.В., Гордієнко І.А., Бондарев С.А., Довідник інженера газовимірювательних систем, Київ, 2006, М.В., с. 52. 3. ДСТУ ДСТ 8.586.1:2007 (ИСО 5167-1:2003). Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601