Контроль параметрів природного газу на АГНКС

     - барометри — для вимірювання атмосферного тиску. Барометри розділяються на ртутні і мембранні;

     - вакуумметри — для вимірювання вакууму (розрідження);

     - мановакуумметри — для вимірювання надлишкового тиску і вакууму (розрідження).

     Крім  перелічених засобів вимірювання  у практиці вимірювання одержали поширення:

     - напороміри — манометри рисих надлишкових тисків (до 40 кПа);

     - тягоміри — вакууметри з верхньою межею вимірювання не більше — 40 кПа;

     - тягонапороміри — мановакуумметри з діапазоном вимірювання +20…-20 кПа;

     - вакуумметри залишкового тиску  — вакуумметри, призначені для вимірювання глибокого вакууму або залишкового тиску, тобто абсолютних тисків менш 200 Па;

     диференційні  манометри — прилади вимірювання різниці тисків.

     За  принципом дії засоби вимірювання  тиску підрозділяють на: рідинні, поршневі, деформаційні (пружинні), іонізаційні, теплові, електричні. Така кваліфікація не є вичерпною і може бути доповнена засобами вимірювання, заснованими на інших фізичних явищах.

     Найбільша кількість приладів, які застосовуються для вимірювання тиску, є манометрами  надлишкового тиску. У цей час  існує великий парк приладів вимірювання тиску, що дозволяє здійснити вимірювання тиску в діапазоні 10-12…1011Па.

     Далі  розглянуті прилади вимірювання  тиску, широко застосовувані в якості робочих при технологічних вимірюваннях. 

2.3.2.1. Рідинні засоби вимірювання тиску

     Для рідинних манометрів величиною, що характеризує вимірювальний тиск, служить видима висота стовпа (рівень) рідини, який врівноважується, у скляній вимірювальній трубці. До приладів цього виду відносяться  однотрубні (чашкові) і двотрубні (U-образні) манометри. До числа рідинних засобів вимірювання тиску (різниці тисків і розрідження) з гідростатичним зрівноважуванням, які ще застосовуються у технологічних процесах, відносяться поплавкові і колокольні дифманометри.

     Рідинні манометри є досить простими і  точними приладами, що служать для  визначення невеликих надлишкових  тисків, що не перевищують 0,2 МПа. Вони широко застосовуються при дослідницьких  і налагоджувальних роботах. У цих  манометрах у якості врівноважувальної  рідини використовують ртуть, дистильовану воду або етиловий спирт.

2.3.2.2 Деформаційні прилади для вимірювання тиску

     Висока  точність, простота конструкції, надійність і низька вартість є основними  факторами, що обумовлюють широке розповсюдження деформаційних приладів для вимірювання  тиску в промисловості і наукових дослідженнях.

     Досить  розповсюдженим видом деформаційних  приладів, які використовуються для  визначення надлишкового тиску, є трубчасто-пружинні манометри, що відіграють винятково важливу роль у технічних вимірюваннях. Ці манометри виготовляються з одновитковою трубчастою пружиною, що представляє собою вигнуту по окружності металеву пружну

 трубку  овального перетину. Під дією  вимірювального тиску усередині  трубки вона частково розкручується  внаслідок деформації її перетину, що прагне прийняти форму кола.

     Вимірювальні  прилади з одновитковою трубчастою пружиною призначені для вимірювання надлишкового тиску і розрідження неагресивних рідких і газоподібних середовищ.

     Прилади цього типу випускаються тільки показуючими  у звичайному, вібростійкому, антикорозійному, вогне- і вибухозахищеному виконаннях.

     Крім  відзначеного недоліку чутливі елементи мають властивість пружної післядії, суть якого полягає в тому, що після припинення зміни тиску  деформація продовжує зменшуватися, асимптотично наближаючись до граничного значення. Поряд із пружною післядією  при експлуатації чутливих елементів  має місце залишкова деформація, яка полягає в тому, що після  зняття тиску чутливий елемент не повертається у вихідне положення. При багаторазових вимірюваннях залишкова деформація накопичується, що приводить до значних похибок.

     Викладені особливості деформаційних чутливих елементів пояснюють той факт, що для технічних манометрів верхня межа вимірювання обмежується половиною  тиску, що відповідає межі пропорційності статичної характеристики, у той  час як для зразкових приладів межа вимірювання обмежується четвертою  частиною тиску, що відповідає межі пропорційності.

     Для передачі переміщення вільного кінця  деформаційного чутливого елемента до покажчика манометра приєднані  секторні і важільні передавальні механізми. За допомогою передавального механізму  переміщення вільного кінця трубчастої пружини в кілька градусів або  міліметрів перетвориться в кутове переміщення стрілки на 270—300°.

     Важільний передавальний механізм застосовується в тих випадках, коли від манометра  не потрібна висока точність вимірювання  і він піддається вібрації. Секторний передавальний механізм застосовується в зразкових приладах і в приладах, де за умовами експлуатації виключена вібрація.

     На  рис.2.3 показана конструкція манометра із секторним передавальним механізмом. Прилад складається із трубчастої пружини 5, один кінець якої впаяний в отвір утримувача 1, а іншої (рухливий) кінець наглухо запаяний і несе на собі наконечник 10. Порожнина пружини пов'язана з вимірювальним середовищем через канал у утримувачі 1, об’єднаному з радіальним штуцером 14. Утримувач приладу оснащений платою 2, на якій монтується трибко-секторний механізм. Останній включає зубчасте колесо (трибку) 8 і зубчастий сектор 9. Для виключення люфту в передавальному механізмі використається спіральна пружина 7, один кінець якої за допомогою штифта кріпиться на осі трибки, а інший - до колонки 6, укріпленої на платі 2. До хвостовика сектора 9 за допомогою гвинта 12 кріпиться тяга 11. За допомогою тяги переміщення вільного кінця пружини передається зубчастому сектору, що має вісь обертання 13.

     Обертання зубчастого сектора передається  на трибку, на осі якої насаджена  стрілка 4 для відліку показань на шкалі 3. Шкала манометра рівномірна, тому що переміщення вільного кінця  пружини пропорційно вимірювальному тиску. Регулювання ходу стрілки  проводиться гвинтом 12.

     Вакуумметр  із одновитковою трубчастою пружиною конструктивно ідентичний розглянутому манометру. Відмінність складається  тільки в шкалі і напрямку переміщення  стрілки. У вакуумметрах переміщення  стрілки може відбуватися як по годинній стрілці, так і проти. Відмінною  рисою мано вакуумметра є шкала, що виконується з нулем у середній частині.

     Шкала, розташована ліворуч від нуля, служить для вимірювання вакууму, а шкала, розташована праворуч, - для вимірювання надлишкового тиску.

     Діапазони вимірювання манометрів від 0…0,1 МПа  до 0…103 МПа; вакуумметрів— від -0,1 до 0 МПа. Класи точності приладів: 0,4(0,5); 0,6; 1,0; 1,5(1,6); 2,5; 4,0.

     Поряд з розглянутими приладами, оснащеними однаковою трубчастою пружиною, у  практиці вимірювання тиску і  розрідження одержали широке поширення  манометри і вакуумметри, оснащеними електроконтактними пристроями, що сигналізують. Ці засоби вимірювання тиску одержали назву електроконтактних. Клас точності електроконтактних манометрів і вакуумметрів 1,5. Похибка спрацьовування пристрою, що сигналізує, ±2,5%.

     2.3.2.3 Вимірювальні прилади із сильфоним чутливим елементом

     Прилади цього типу призначені для вимірювання  надлишкового тиску, розрідження і  різниці тисків. Їх виконують показуючими  і самописними. Схема самописного  сильфонного манометра показана на рис.5.6. Вимірювальний тиск через  штуцер 11 подається в камеру 10, де розташований деформаційний чутливий елемент — сильфон 9. Для збільшення твердості сильфона всередині нього  розташована гвинтова пружина 8. Під  дією тиску сильфон деформується і дно його піднімає шток 7, жорстко  з’єднаного із двоплечим важелем 6, останній через систему важелів 5, 4, 3 повертає вісь 12 і укріплений на ній П-подібний важіль 2. До П-подібного  важеля прикріплена стрілка 1 з пером. Запис вимірювального тиску виконується  на дисковій діаграмі, привод якої здійснюється за

допомогою синхронного двигуна або годинного  механізму. Верхня межа вимірювання  сильфоних приладів обмежений тисками 0,025…0,4 МПа. Класи точності сильфоних  манометрів надлишкового тиску, вакуумметрів і мановакуумметрів: 1,5; 2,5.

     Для вимірювання різниці тисків і  витрати рідких і газоподібних середовищ  широке застосування одержали сильфоні дифманометри. Граничні номінальні перепади тисків становлять 0,0063…0,25 МПа. Граничний припустимий робочий надлишковий тиск: 6,3; 16 і 32 МПа.

     Класи точності сильфоних показуючих і  самописних дифманометрів 1,0 і 1,5.

     Зразкові манометри типу МО (рис.2.4) застосовуються для перевірки промислових манометрів, а також для виконання точного вимірювання тиску в лабораторних установках. Прилади мають трубчасту пружину і зубчасто-секторний передавальний механізм, розташовані в металевому корпусі діаметром 160 або 250 мм. У зразкових манометрах застосовується пружина високої якості і ретельно виконаний передавальний механізм.

     Прилади випускаються з кінцевим значенням  шкали 1…600 кгс/см2. Шкала має 100 умовних  розподілів із числовими оцінками через  кожні 5 розподілів. Для перерахування  умовних розподілів у кгс/см2 зразкові манометри забезпечуються перевідною таблицею або графіком.

     Кінцеве значення тиску вказується на циферблаті приладу. Клас точності манометрів діаметром 250 мм — 0,16 і 0,25, а діаметром 160 мм — 0,4. Користування приладами допускається при температурі навколишнього повітря 10...35°С і відносної вологості до 80%.

2.3.2.4. Вимірювальні прилади з мембранним чутливим елементом

     Ці  прилади призначені для вимірювання  атмосферного і надлишкового тисків і розрідження. Через малість  зусиль, що розвиваються деформаційним  чутливим елементом, мембранні прилади  випускаються в основному показуючими. Принцип дії приладів складається  в перетворенні вимірювального тиску  або розрідження в переміщення  твердого центра мембранного чутливого  елемента, що за допомогою передатного  трибко-секторного механізму перетворюється в обертовий рух покажчика. Максимальний діапазон вимірювання мембранних манометрів 0...2,5 МПа, вакуумметрів — від -0,1 до 0 МПа. Класи точності приладів 1,5 і 2,5.  

Рисунок 2.3 – Манометр з одновитковою трубчастою пружиною 
 
 

Рисунок 2.4 – Самописний сильфонний менометр

Рисунок 2.5 – Зразковий манометр типу МО 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. МОДЕЛЮВАННЯ ОБЧИСЛЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА  СТИСЛИВОСТІ

 

• Методка розрахунку по РД 50-213-80

 

     У цій методиці я задалась такими параметрами, як густина газу, тиск, склад природного газу та температура, тобто: 

      , , , .

     Обрахунки проводились в програмі Mathcad і є представлені в додатках.

     Порахувавши ці значення, коефіцієнт стисливості  вибирався згідно таблиць, які представлені в таблицях РД 50-213-80. 

• Модифікаційний  метод розрахунку NX-19 мод

 

    У цій методиці, щоб визначити коефіцієнт стисливості за вихідні параметри брались: 

      , , ,   та тиск (р=0,2; 0,6; 1,1; 5; 10; 12 МПа).

     Обрахунки представлені в додатках, де :