Розрахункове завдання.

Завдання: Розрахувати діаметр отвору діафрагми, встановленої на ділянці трубопроводу, при якому максимальному перепаду тиску Δр відповідала б максимальна витрата Q м = 80 т/год. Розрахувати також величину безповоротних втрат напору, що відповідає максимальній витраті

Вихідні дані:

Діаметр трубопроводу за нормальної температури (20°С) D 20 = 200 мм;

Матеріал трубопроводу Сталь 20;

Матеріал діафрагми Сталь 1Х18Н9Т;

Тиск перед діафрагмою р1 = 100 кгс/см2;

Температура пари t = 400 ° С;

Перепад тиску Δр = 0,4 кгс/см 2;

Діаметр трубопроводу при робочій температурі

де вибирається з таблиці 15.1 (С. Ф. Чистяков, Д. В. Радун Теплотехнічні вимірювання та прилади) залежно від робочої температури та матеріалу трубопроводу.

D = 200 мм ∙ 1,0052 = 201,04 мм

Визначимо щільність пари при р = 100 кгс/см 2 і t = 400 ° С з таблиць теплофізичних властивостей води та водяної пари.

р = 100 кгс/см 2 = 9,8066 МПа

r = 36,9467 кг/м3

Визначимо середню витрату.

Відомо, що для даного способу визначення витрати

Тоді
т/год

Визначимо твір am з формули (15-14) (С. Ф. Чистяков, Д. В. Радун Теплотехнічні вимірювання та прилади):

,

де e - поправочний множник, що враховує стисливість середовища. У першому наближенні сприймаємо, що пар не стискаємо, тоді e = 1.

Δр = 0,4 кгс/см 2 = 39226,4 Па

Скористаємося таблицею 15.3 (С. Ф. Чистяков, Д. В. Радун Теплотехнічні вимірювання та прилади) для складання таблиці коефіцієнтів a та am для діаметра трубопроводу D = 200 мм залежно від модуля діафрагми m.

Обчислене значення am відповідає значенням m, що належать інтервалу 0,5 0,6.

З допомогою лінійної інтерполяції визначимо точне значення m.

Визначимо e у другому наближенні.

Поправочний множник e залежить від модуля m, показника адіабатичного розширення, а також від відношення Δр ср /р 1 .

Визначимо відношення Δр ср/р 1 .

З формули (15-29)

Показник адіабатичного розширення визначаємо з таблиці 15.5 залежно від робочої температури пари.

При t = 400 ° С c = 1,29

Визначимо e за такою формулою:

Визначаємо am у другому наближенні, оскільки різниця між значеннями e, отриманими у першому та у другому наближенні більше ніж 0,0005

e 1 - e 2 = 1 - 0,99900 = 0,001 > 0,0005

де - коефіцієнт термічного розширення матеріалу діафрагми, визначається з таблиці 15.1 залежно від матеріалу діафрагми та робочої температури.

мм

Величину безповоротних втрат напору визначимо таблиці 15.2 залежно від модуля m.

тоді р n = 0,412∙0,4 = 0,165 кгс/см 2

Домашні завдання.

Завдання №1

Вихідні дані:

t 1 = 100 ° C; t 2 = 50 ° C; t 0 = 0°C

Визначити: E(t 1 , t 0); E(t 2 , t 0)

Е Fe-Cu (t, t 0) = E Pt-Fe (t, t 0) + E Pt-Cu (t, t 0)

Скористаємося таблицею 4.1 з цього підручника для визначення термоЕРС пар Pt – Fe, Pt – Cu при t 1 = 100°C, t 0 = 0°C.

Діафрагма (вимірювання витрати)

Схема встановленої діафрагми в кільцевій камері (яку в свою чергу вставлено в трубу). Ухвалені позначення: 1. Діафрагма; 2. Кільцева камера; 3. Прокладання; 4. Труба. Стрілки показують напрямок рідини/газу. Відтінками кольору виділено зміну тиску.

де
	= об'ємна витрата (at any cross-section), м / с
	= масова витрата (at any cross-section), кг/с
	= коефіцієнт закінчення, безрозмірна величина
	= коефіцієнт витрати, безрозмірна величина
	= площа перерізу труби, м ²
	= площа
	= діаметр труби, м
	= діаметр отвору в діафрагмі, м
	= співвідношення діаметрів труби та отвори в діафрагмі, безрозмірна величина
	= швидкість рідини до діафрагми, м/с
	= швидкість рідини усередині діафрагми, м/с
	= тиск рідини до діафрагми, Па (кг/(м·с²))
	= тиск рідини після діафрагми, Па (кг/(м·с²))
	= Щільність рідини, кг/м³.

Перебіг газу через діафрагму

В основному, рівняння (2) застосовується тільки для рідин, що не стискаються. Але може бути модифіковано запровадженням коефіцієнта розширення з метою обліку стисливості газів.

дорівнює 1.0 для несжимаемых рідин і може бути обчислений для газів.

Розрахунок коефіцієнта розширення

Коефіцієнт розширення, який дозволяє відстежити зміну щільності ідеального газу при ізоентропійному процесі, може бути знайдений як:

Для значень менш ніж 0.25, прагне 0, що призводить до звернення останнього члена в 1. Таким чином, для більшості діафрагм справедливий вираз:

де
	= коефіцієнт розширення, безрозмірна величина
	=
	= Відношення теплоємностей (), безрозмірна величина.

Підставивши рівняння (4) у вираз для масової витрати (3) отримаємо:

Таким чином, кінцевий вираз для несжатого (тобто дозвукового) потоку ідеального газу через діафрагму для значень β менших, ніж 0.25:

Пам'ятаючи що (рівняння стану реального газу з урахуванням фактора стисливості)

де
	= відношення теплоємностей (), безрозмірна величина
	= масова витрата у довільному перерізі, кг/с
	= Витрата реального газу до діафрагми, м / с
	= Витратний коефіцієнт діафрагми, безрозмірна величина
	= площа перерізу отвору у діафрагмі, м²
	=

Розрахунок витратомірів змінного перепаду тиску зводиться до визначення діаметра отвору та інших розмірів сопла або діафрагми, коефіцієнта витрати, динамічного діапазону вимірювання, що визначається числами Рейнольдса, перепаду тиску і втрат тиску на пристрої, що звужує, поправного множника на розширення, а також похибки вимірювання витрати газу. Для розрахунку повинні бути задані максимальний (граничний), середній та мінімальний витрати, діапазони зміни тиску та температури газу, внутрішній діаметр та матеріал вимірювального трубопроводу, склад газу або його щільність за нормальних умов, допустимі втрати тиску або граничний перепад тиску, що відповідає максимальній витраті, а також середній барометричний тиск у місці встановлення дифманометра-витратоміру.

Методика розрахунків.Перед початком розрахунку вибираємо типи та класи точності дифманометра-витратоміра, манометра та термометра. Розрахунок проводиться в такий спосіб.

1. Визначаємо округлений до трьох значущих цифр допоміжний коефіцієнт Зпри підстановці до неї значення максимальної (граничної) витрати Q н. пр, температури та тиску, щільності газу за нормальних умов ρ н, коефіцієнта стисливості Zта діаметра вимірювального трубопроводу D:

При знайденому значенні З можливі два види розрахунку: заданий перепад тиску або задані втрати тиску. Якщо встановлено граничний перепад тиску Δ р пр, то по номограмі рис. 8.11 визначаємо попереднє відносне звуження m (модуль) пристрою звуження за знайденим коефіцієнтом Зі заданому граничному перепаду тиску на пристрої, що звужує Δ р пр, . Знайдене попереднє значення модуля mпідставляємо у формулу за визначенням тαта обчислюємо попередній коефіцієнт витрати α .

2. Обчислюємо з точністю до чотирьох значущих цифр допоміжний коефіцієнт mα

де ε - поправочний множник на розширення газу для верхнього граничного перепаду тиску дифманометра Δ р пр , ; Δ р пр, - Верхній граничний перепад тиску на пристрої, що звужує, кгс/м 2 .

3. Визначаємо уточнене значення модуля m із точністю до чотирьох значущих цифр за формулою

m = mα/α.

4. За уточненим значенням модуля mзнаходимо нове значення поправного множника на розширення і обчислюємо різницю між

спочатку обчисленим значенням ε та уточненим. Якщо ця різниця вбирається у 0,0005, то обчислені значення mі ε вважаються остаточними.

5. Визначаємо діаметр dотвори діафрагми при остаточно вибраному m

6. Знайдені значення коефіцієнтів витрати α , поправного множника на розширення ε , діаметра dотвори діафрагми, а також Δ р пр, р 1, Т 1, р ні Zвикористовуємо для визначення витрати газу та перевіряємо розрахунок граничної витрати газу Q н. пр. Отримане значення Q н. пр. не повинно відрізнятись від заданого більш ніж на 0,2 %. Якщо знайдене значення граничної витрати газу відрізняється від заданого більш ніж на 0,2 %, то розрахунок повторюється до отримання необхідної похибки розрахунку граничної витрати газу та параметрів діафрагми.

7. Визначаємо нові уточнені значення модуля m, діаметра dотвори діафрагми, а також коефіцієнта витрати α та повторно розраховуємо. Якщо уточнене розрахункове значення граничної витрати газу не відрізняється від заданого більш ніж на 0,2 %, то уточнені значення m, dі α , фіксуються в розрахунковому аркуші пристрою, що звужує.

8. Розраховуємо мінімальне та максимальне числа Рейнольдса та порівнюємо мінімальне число Рейнольдса з граничними значеннями

9. Визначаємо товщину діафрагми Еширину циліндричної частини діафрагми е ц, ширину кільцевої щілини з, а також розміри кільцевих камер aі b.

10. Вибираємо довжини прямих ділянок вимірювальних трубопроводів до та після діафрагми.

11. Розраховуємо похибку вимірювання витрати

Отримані дані фіксуються в розрахунковому аркуші пристрою, що звужує, і є основою для його виготовлення та монтажу.

Приклад 9.3.3.Розглянемо розрахунок діафрагми за наступних вихідних даних. Вимірюване середовище - природний вуглеводневий газ із щільністю за нормальних умов ρ н=0,727 кг/м 3 . Найбільша вимірювана (гранична) витрата газу, наведена до нормальних умов, Q н.ін.= 100 000 м 3 /год, середній Q н.=60000 м 3 /год, мінімальний, Q н. min= 30 000 м 3 /год. Температура газу перед пристроєм, що звужує Т 1=278 К. Надлишковий тиск газу перед пристроєм, що звужує р 1 хат= 1,2 МПа = 12 кгс/см2. Граничний перепад тиску на пристрої, що звужує (діафрагмі) Δ p пр=2500 кгс/м 2 =0,25 кгс/см 2 . Середній барометричний тиск р б=0,1 МПа = 1 кгс/см2. Внутрішній діаметр трубопроводу перед діафрагмою D= 400 мм. В'язкість газу в робочих умовах μ =1,13·10 -6 кгс·с/м 2 .

Перед діафрагмою знаходяться місцеві опори у вигляді вхідного колектора з двома колінами, розташованими в різних площинах, і вхідний кран, що відсікає. 3a діафрагмою встановлена ​​гільза термометра та вихідний кран. Допустима похибка від неврахування довжин прямих ділянок до та після діафрагми δ α Lмає перевищувати 0,3 %. Відбір тисків від діафрагми – кутовий. Усередині прямої ділянки вимірювального трубопроводу на відстані l=2 м є виступ від стикування труб заввишки h= 1 мм. Ексцентриситет осі отвору діафрагми та вимірювального трубопроводу е= 2 мм.

Наведені похибки δ ппі δ пкпропорційного та кореневого планіметрів однакові та не перевищують 0,5 % Абсолютні похибки ходу діаграм дифманометра, манометра та термометра Δ τ Δр, Δ τ Δр, Δ τ рта Δ τ Тне перевищують 2 хв.

Порядок розрахунку

1. Як звужувальний пристрій вибираємо діафрагму (рис. 9.10, а) з нержавіючої сталі марки Х17. В якості вторинного вимірювального приладу обрано сильфонний самописний дифманометр типу ДСС-734 класу точності 1,5 з граничним перепадом тиску Δ р пр= 2500 кгс/м 2 має додатковий запис тиску класу точності 1,0 з граничним тиском р пр= 25 кгс/см 2 . Для запису температури газу обраний самописний манометричний термометр типу ТЖ класу точності 1,0 з межею виміру від -50 до 50 °С.

2. Визначаємо абсолютний тиск газу перед пристроєм, що звужує, за формулою:

p 1 = p 1 хат+p б= 1,2 +0,1 = 1,3 МПа = 13 кгс/см 2

3. При ρ н=0,727 кг/м 3 коефіцієнт стисливості газу буде 0,974.

4. Визначаємо допоміжний коефіцієнт Зза формулою:

5. При відомому коефіцієнті З=11,530 та граничному перепаді тиску Δ р пр= 2500 кгс/м 2 за фрагментом номограми, рис. 9.11, визначаємо чисельне значення модуля діафрагми mта незворотні втрати тиску на діафрагмі р п.

Для отримання значення модуля т і втрат тиску р пвідкладаємо на вісь абсцис номограми З=11,530 і відновлюємо перпендикуляр до перетину в точці А з кривою 1, що відповідає граничному перепаду тиску Δ р пр=2500 кгс/м 2 . Похила пряма 2, що проходить через точку А, відповідає значенню модуля шуканого діафрагми m=0,356. Провівши з точки А горизонтальну пряму до перетину з віссю ординат, отримуємо значення незворотних втрат тиску р пна діафрагмі, що дорівнює 0,16 кгс/см 2 .

6. Розрахуємо мінімальну кількість Рейнольдса Re min, що відповідає мінімальній витраті газу Q н. min=30000 м 3 /год, тобто.

Re min = 0,0361 Q н. min ρн/(Dμ m ах) = 0,0361 · 30000 ×

× 0,727 / (400 · 1,13 · 10 -6) = 1,74 · 10 6 .

Таке значення мінімального числа Рейнольдса задовольняє умову.

Мал. 9.11. Фрагмент номограми для З=f(Δ p пр, т, р п).

8. Визначаємо значення коефіцієнта адіабати ху робочих умовах при p 1= 13 кгс/см 2 та Т=278 К:

х= 1,29 + 0,704 · 10 -6 р 1 = 1,29 +

0,704 · 10 -6 · 13 = 1,29 + 0,088 = 1,378.

9. Розрахуємо попереднє значення поправного множника на розширення ε при відомому попередньому значенні модуля m=0,356, коефіцієнт адіабати х= 1,378, граничному перепаді тиску Δ р пр=0,25 кгс/см 2 та тиску p 1= 13 кгс/см 2:

ε = 1 - (0,41 + 0,35m2) Δ р пр /(xР 1) = 1 - (0,41 + 0,35 · 0,356 2) ×

× 0,25 / (1,378 · 13) = 1 - 0,454 · 0,0140 = 0,99.

10. Обчислюємо допоміжний коефіцієнт mαпри З = 11,530, ε =0,99 та Δ р пр=2500 кгс/м2:

mα= З/( ε ) = 11,530/(0,99 ) = 0,2329.

11. Визначаємо уточнене значення модуля mпри mα=0,2329 та α =0,6466:

m = mα/α= 0,2329/0,6466 = 0,36.

12. За нового уточненого значення m=0,36 коефіцієнт витрати α дорівнює

α = (1/ ) (0,5959 + 0,0312 · 0,36 1,05 -0,1840 · 0,36 4 +

0,0029 · 0,36 1,25 0,75) = 1,0715 (0,5959 + 0,01067 -

0,00309 + 0,0001324) = 0,6468.

13. При m=0,36 діаметр отвору діафрагми

d= = 400 = 240 мм.

14. Підставляємо у формулу знайдені значення d=240 мм, α =0,6468, ε = 0,99, Δ р пр=2500 кгс/м 2 p 1= 13 кгс/см 2 T 1= 278 К, ρ н=0,727 кг/м 3 та Z=0,974:

Q н.пр= 0,2109αεd 2 = 0,2109 · 0,6468 · 0,99 · 240 2 ×

× = 7778,64 · 12,85 = 99955,6 м 3 /год.

15. Знаходимо похибку розрахунку максимальної витрати газу Δ Qза формулою:

Похибка розрахунку Δ Q =0,04 % <0,2 %, что вполне допустимо. Здесь Q розрах- Уточнене розрахункове значення максимальної (граничної) витрати газу, м 3 /год. Так як похибка розрахунку 0,04% цілком допустима, остаточно приймаємо такі параметри вимірювальної діафрагми. Діаметр отвору діафрагми d=240 мм, коефіцієнт витрати α =0,6468 та модуль m=0,36.

16. Розрахуємо максимальну кількість Рейнольдса Re ma x, що відповідає граничній (максимальній) витраті газу Q н.пр= 100 000 м 3 /год:

Re max = 0,0361Q н.пр ρ н/(Dμ) = 0,0361 · 100000×

×0,727/(400·1,13·10 -6) =2,64·10 6 .

17. Приймаємо товщину диска діафрагми Е=0,05 D. Тоді Е= 0,05-400 = 20 мм. Ширину циліндричної частини отвору діафрагми е ц(Мал.

9.10 а), яка потім переходить у конічну вихідну частину, вибираємо зі співвідношення 0,005 D 0,02 D. Прийнявши е ц=0,02 D, отримуємо, що е ц=0,02∙400=8 мм. Кут скосу конічної вихідної частини діафрагми qмає бути не менше 30 і не більше 45 °. Приймаємо кут скосу.

18. Ширина кільцевої щілини c, що з'єднує камери відбору тисків з трубопроводом, не повинна перевищувати 0,03 Dпри т≤ 0,45. В цьому випадку

19. Розміри перерізів камер для відбору тиску aі bвибираємо з умови:

Прийнявши b = 1,5a, отримуємо, що а≥ 70,8 мм, а b ≥ 1,5а≥ мм. Товщина hстінки корпусу камери повинні бути не менше 2 з, тобто.

20. Визначаємо довжини прямих ділянок вимірювального трубопроводу перед діафрагмою L 1 та L 2і після діафрагми l 1і l 2виходячи із заданої похибки. Перед діафрагмою згідно з умовою перебувають два місцеві опори. Найбільш віддалений від діафрагми - вхідний патрубок з двома колінами, розташованими в різних площинах, а найближчий до діафрагми - вхідний кран. За діафрагмою знаходиться гільза термометра та вихідний кран. Визначаємо мінімальну відстань L 2 /Dміж вхідним патрубком з групою колін, розташованих у різних площинах та вхідним краном. При зазначеному розташуванні місцевих опорів отримуємо, що L 2 / D = 30. При D= 400 мм = 0,4 м

.

Мінімальна відстань L 2 /Dміж вхідним краном та діафрагмою, при модулі m=0,36 та заданої похибки δ а L= 0,3% дорівнює 20. При L 2 /D =20

Відстань l 1від вихідного торця діафрагми до гільзи термометра має бути понад 2 D, тобто.

Визначаємо мінімальну відстань l 2від вихідного торця діафрагми до вихідного крана. При m =0,36

З урахуванням виконаних розрахунків довжини прямих ділянок вимірювального трубопроводу (рис. 9.10 а) мають такі розміри: L 1 = 8 м, L 2= 12 м, l 1=0,8 м l 2= 2,8 м.

Розрахунок похибки вимірювання витрати газу. Для розрахунку похибки вимірювання витрати сухого газу випишемо вихідні дані,

отримані при розрахунку пристрою, що звужує (діафрагми), а також визначимо ряд додаткових даних. При діаметрі трубопроводу D= 400 мм, модулі m=0,36 та мінімальному числі Рейнольдса Re min=1,74∙10 6 виходячи з умов, зазначених у цьому розділі, можна прийняти, що і . При вимірюванні фактичних розмірів вимірювального трубопроводу та діафрагми було отримано, що висота уступу всередині прямої ділянки трубопроводу перед діафрагмою при стикуванні труб h=1 мм на відстані l=2 м від діафрагми, а ексцентриситет осі отвору діафрагми та вимірювального трубопроводу е= 2 мм. При вибраних довжинах прямих ділянок перед діафрагмою L 1 = 8 м і L 2 = 12 м та модулі m=0,36 значення похибки δ а L= 0,3%. При висоті уступу L=1 мм та діаметрі D=400 мм знаходимо, що:

За менше 0,3% можна прийняти, що δ а L=0. При ексцентриситеті е=2 мм перевіряємо виконання умов:

Із зазначених умов видно, що фактичне значення ексцентриситету е=2мм задовольняє умові, у зв'язку з чим, похибка впливу ексцентриситета . Підставивши отримані дані у формулу, отримуємо похибку визначення коефіцієнта витрати а.

Розрахунок витратомірів змінного перепаду тиску зводиться до визначення діаметра отвору та інших розмірів сопла або діафрагми, коефіцієнта витрати, динамічного діапазону вимірювання, що визначається числами Рейнольдса, перепаду тиску і втрат тиску на пристрої, що звужує, поправного множника на розширення, а також похибки вимірювання витрати газу. Для розрахунку повинні бути задані максимальний (граничний), середній та мінімальний витрати, діапазони зміни тиску та температури газу, внутрішній діаметр та матеріал вимірювального трубопроводу, склад газу або його щільність за нормальних умов, допустимі втрати тиску або граничний перепад тиску, що відповідає максимальній витраті, а також середній барометричний тиск у місці встановлення дифманометра-витратоміру.

Методика розрахунків.Перед початком розрахунку вибираємо типи та класи точності дифманометра-витратоміра, манометра та термометра. Розрахунок проводиться в такий спосіб.

1. Визначаємо округлений до трьох значущих цифр допоміжний коефіцієнт Зпри підстановці до неї значення максимальної (граничної) витрати Q н. пр, температури та тиску, щільності газу за нормальних умов ρ н, коефіцієнта стисливості Zта діаметра вимірювального трубопроводу D:

При знайденому значенні З можливі два види розрахунку: заданий перепад тиску або задані втрати тиску. Якщо встановлено граничний перепад тиску Δ р пр, то по номограмі рис. 11 визначаємо попереднє відносне звуження m (модуль) звужувального пристрою за знайденим коефіцієнтом Зі заданому граничному перепаду тиску на пристрої, що звужує Δ р пр, . Знайдене попереднє значення модуля mпідставляємо у формулу за визначенням тαта обчислюємо попередній коефіцієнт витрати α .

2. Обчислюємо з точністю до чотирьох значущих цифр допоміжний коефіцієнт mα

де ε - поправочний множник на розширення газу для верхнього граничного перепаду тиску дифманометра Δ р пр , ; Δ р пр, - Верхній граничний перепад тиску на пристрої, що звужує, кгс/м 2 .

3. Визначаємо уточнене значення модуля m із точністю до чотирьох значущих цифр за формулою

m = mα/α.

4. За уточненим значенням модуля mзнаходимо нове значення поправного множника на розширення е і обчислюємо різницю між спочатку обчисленим значенням ε та уточненим. Якщо ця різниця вбирається у 0,0005, то обчислені значення mі ε вважаються остаточними.

5. Визначаємо діаметр dотвори діафрагми при остаточно вибраному m

6. Знайдені значення коефіцієнтів витрати α , поправного множника на розширення ε , діаметра dотвори діафрагми, а також Δ р пр, р 1, Т 1, р ні Zвикористовуємо для визначення витрати газу та перевіряємо розрахунок граничної витрати газу Q н. пр. Отримане значення Q н. пр. не повинно відрізнятись від заданого більш ніж на 0,2 %. Якщо знайдене значення граничної витрати газу відрізняється від заданого більш ніж на 0,2 %, то розрахунок повторюється до отримання необхідної похибки розрахунку граничної витрати газу та параметрів діафрагми.

7. Визначаємо нові уточнені значення модуля m, діаметра dотвори діафрагми, а також коефіцієнта витрати α та повторно розраховуємо. Якщо уточнене розрахункове значення граничної витрати газу не відрізняється від заданого більш ніж на 0,2 %, то уточнені значення m, dі α , фіксуються в розрахунковому аркуші пристрою, що звужує.

8. Розраховуємо мінімальне та максимальне числа Рейнольдса та порівнюємо мінімальне число Рейнольдса з граничними значеннями

9. Визначаємо товщину діафрагми Еширину циліндричної частини діафрагми е ц, ширину кільцевої щілини з, а також розміри кільцевих камер aі b.

10. Вибираємо довжини прямих ділянок вимірювальних трубопроводів до та після діафрагми.

11. Розраховуємо похибку вимірювання витрати

Отримані дані фіксуються в розрахунковому аркуші пристрою, що звужує, і є основою для його виготовлення та монтажу.

Блок обліку газу

Призначений для комерційного обліку газу (вимірювання його витрати). Число ліній виміру залежить переважно від кількості вихідних газопроводів з ГРС. Технічне виконання блоків вимірювання витрати газу має відповідати «Правилам вимірювання витрати газів та рідин стандартними пристроями, що звужують» РД50-213-80.

Відношення площі отвору пристрою, що звужує F 0 доплощі поперечного перерізу газопроводу F Г називається модулем т(або відносною площею): m = F 0 / F Г.

На газопроводах як пристрій звуження застосовують діафрагму діаметром не менше 50 мм за умови, що її модуль має наступні межі:

m = 0,05-0,64 - для діафрагм з кутовим способом відбору перепаду тиску та газопроводів з D у = 500-1000 мм;

т = 0,04 - 0,56 - для діафрагм з фланцевим способом відбору перепаду тиску та газопроводів з D y = 50 -760 мм.

Мал. 27 - Графік температура-ентальпія природного газу

Чим менший модуль, тим вища точність вимірювання витрати газу, але при цьому більше втрати тиску Δр у діафрагмі.

Діаметр отвору діафрагми незалежно від способу перепаду тиску приймають d 12,5 мм, а відношення абсолютного тиску на виході з діафрагми і на вході в неї 0,75.

У газопроводі поблизу діафрагми необхідно дотримуватися таких умов:

1) має бути забезпечений турбулентний та стаціонарний рух потоку газу на прямих ділянках;

2) не повинні мати місце зміни фазового стану потоку газу, наприклад, конденсація парів з подальшим випаданням конденсату;

3) не повинні накопичуватися всередині прямих ділянок газопроводу опади у вигляді пилу, піску тощо;

4) не повинні утворюватися на діафрагмі відкладення (наприклад, кристалогідрати), що змінюють її конструктивні параметри.

Однак на внутрішній стінці газопроводу, в місці установки пристрою, що звужує, відкладення твердих кристалогідратів цілком можливо. І це призводить до появи суттєвої похибки вимірювання витрати газу та зниження пропускної спроможності трубопроводу, а також закупорки імпульсних ліній.

При проектуванні вузла обліку газу ГРС, що працює в режимі гідратоутворення, необхідно передбачити заходи, що унеможливлюють гідратоутворення. Попередити їх виникнення можна за допомогою підігріву газу, введення в газопровід інгібіторів, продувки пристрою, що звужує. У газопроводі слід передбачати отвір видалення опадів чи конденсату. Діаметр такого отвору не повинен перевищувати 0.08D 20 а відстань від нього до отвору для вимірювання перепаду тиску повинна бути не менше D 20 або знайдено по табл. 6. Осі цих отворів не слід розташовувати в одній площині через вісь труби.

Між місцевим опором на газопроводі та діафрагмою має бути пряма ділянка, під довжиною якої розуміють відстань між торцевими поверхнями діафрагми та місцевого опору (рис. 28). Кордоном місцевих опорів вважають:

1) для коліна - переріз, що проходить перпендикулярно до осі газопроводу через центр радіусу згину;

2) для вварних звужень та розширень - зварний шов;

3) для трійника під гострим кутом або розгалуженого потоку - переріз, розташований на відстані двох діаметрів від точки перетину осей трубопроводів;

4) для вварной групи колін - перетин, що знаходиться на відстані одного діаметра від зварного шва найближчою до діафрагми коліна.

Рис 28. Схема встановлення діафрагми 1 - манометр, 2 - термометр, 3 - місцевий опір

Відповідно до вимог Правил РД50-213-80 вимірювальна ділянка газопроводу повинна бути прямою і циліндричною, з круглим перерізом. 2D 20 ,причому в кожному з перерізів не менше ніж у чотирьох діаметральних напрямках Результати окремих вимірювань не повинні відрізнятися від середнього значення більш ніж на 0,3% Внутрішній діаметр ділянки на довжині 2D 20 після діафрагми може відрізнятися від внутрішнього діаметра ділянки до діафрагми не більше ніж на ±2%.

Граничні відхилення внутрішнього діаметра труб не повинні перевищувати відповідних граничних відхилень по зовнішньому діаметру, тобто ±0,8%. Допускається сполучення отворів фланця та трубопроводу по конусу, що має ухил у бік діафрагми не більше 1:10 та плавні округлення на кінцях.

Ущільнювальні прокладки між діафрагмою та фланцями не повинні виступати у внутрішню порожнину газопроводу. У разі встановлення діафрагми між насадними фланцями кінець газопроводу повинен безпосередньо примикати до неї.

Температуру за пристроєм, що звужує, вимірюють на відстані не менше 5 D 20 ,але не більше 10 D 20від заднього торця. Діаметр гільзи термометра не повинен перевищувати 0,13 D 20. Глибина занурення гільзи термометра (0,3 – 0,5) D 20.

Внутрішня кромка отвору для відбору тиску в газопроводі, у фланці та в камері не повинна мати задирок, рекомендується закруглити її по радіусу r = 0,ld отвору. Кут між осями отвору та камерної діафрагми 90°.

Розмір d(діаметр окремого отвору) при модулі т< 0,45 не должен превышать 0,03D 20 ,а при модулі m > 0,45 перебувати в межах 0,01 D 20 d< 0.02D 20.

Якщо відстань між колінами перевищує 15 D 20, кожне коліно вважається одиничним; якщо ж воно менше 15 D 20, то цю групу колін розглядають як одномісний опір цього типу. При цьому внутрішній радіус кривизни колін повинен дорівнювати діаметру трубопроводу або більше його. Скорочена довжина прямої ділянки перед діафрагмою для будь-якого типу опорів, крім гільзи термометра, має бути меншою за 10 D 20.

Витрата газу у загальному вигляді

де Q Mі Q V , -масовий та об'ємний витрати газового потоку; а -коефіцієнт витрати діафрагми; ξ- коефіцієнт розширення газу; d -діаметр отвору діафрагми; ΔP- перепад тиску на діафрагмі; ρ - Щільність газу.

Крім діафрагм для вимірювання витрати газу застосовуються пристрої, що звужують, в комплекті з дифманометрами, а також манометри.

Пристрій звужує швидкозмінний (УСБ). У комплекті з дифманометром цей пристрій (рис. 29) дозволяє вимірювати витрату газу, що транспортується через ГРС, вимірюючи перепад тиску, що виникає на діафрагмі, та реєструючи його дифманометром.

Мал. 29 - Пристрій звуження швидкозмінного УСБ 00.000.

1 - корпус: 2, 18 - петлі; 3 - фланець: 4, 16 - накладки: 5. 9 - прокладки: б - гайка ковпачкова: 7. 11 - кільця гумові: 8 - шпильки: 10 - діафрагма: 12 - пробки: 13 - манжета: 14 - патрубок: /5 - ручка: 17 - кришка: / 9-табличка.

Відбір тиску газу перед діафрагмою проводиться із порожнини Б плюсової камери, виконаної в корпусі камер, а за діафрагмою - із порожнини Умінусової камери у фланці (рис. 29). Здійснюється відбір тиску цих порожнин через отвори вище горизонтальної осі діафрагми (рис. 29) А-А,а статичного тиску - із порожнини Бчерез окремий отвір (рис. 29) Б-Б.

Герметичність між плюсової та мінусової камерами забезпечується рівномірним притисканням гумового кільця до площини фланця шпильками. Рух газу газопроводом викликає додаткове притискання діафрагми швидкісним натиском. Вікно для отримання діафрагми ущільнюється прокладкою. Попереднє підібгання прокладки забезпечується шпильками. При зростанні тиску у трубопроводі прокладка додатково підтискається до поверхні плюсової камери. Для того, щоб запобігти закушування прокладки різьбленням шпильки, передбачена мідна манжета.

Стик між фланцем і корпусом герметизується кільцем ущільнювача. Дренажні лінії розташовані у нижній частині УСБ. Імпульсні та дренажні лінії заглушуються технологічними пробками. Полегшити виконання монтажних та демонтажних робіт накладки з D y = 200 мм і вище дозволяють дві ручки.

Накладка призначена для збільшення жорсткості та центрування кришки, а петля служить для встановлення кришки в робоче положення.

Манометри диференціальні сильфонні самописні (ДСС).Використовують для вимірювання витрати газу на ГРС перепаду тиску в стандартних пристроях, що звужують.

Чутливою частиною цих дифманометрів є сильфонний блок, принцип дії якого заснований на залежності між перепадом тиску, що вимірюється, і пружною деформацією гвинтових циліндричних пружин, сильфонів і торсійної трубки. Схема самописного сильфонного дифманометра та пристрій сильфонного блоку наведено на рис. 30.

Сильфонний блок має дві порожнини (+ та -), розділені основою 8 і двома вузлами сильфонів 5 та //. Обидва сильфони жорстко з'єднані між собою штоком 12, виступ якого впирається важіль 7, закріплений на осі 2. Виведення осі з порожнини робочого тиску здійснюється за допомогою торсійної трубки /, внутрішній кінець якої зварений з віссю 2. азовнішній - з основою торсійного виведення. Кінець штока 12 за допомогою втулки з'єднаний з блоком діапазонних гвинтових циліндричних пружин 10. Рух штока важелем 7 перетворюється на поворот осі 2, який через систему важелів сприймається стрілкою самопишучого або показує приладу. Внутрішня порожнина сильфонів та основи, до якої вони приєднані, заповнена рідиною, що складається з 33% чистого гліцерину та 67% дистильованої води. Температура замерзання такої суміші 17°С.

Обидва сильфони мають спеціальні клапанні пристрої, що надійно утримують при односторонніх навантаженнях рідину від перетікання із сильфону. Клапанний пристрій складається з конуса на денці сильфона та гумового кільця, що ущільнює. 6. При односторонньому перевантаженні конічний клапан сильфона з кільцем ущільнювача сідає на конусне сідло основи і перекриває прохід перетоку рідини з сильфона, оберігаючи його від руйнування.

Для зменшення впливу температури на показання приладів внаслідок зміни об'єму рідини сильфон 5 має компенсатор температурний. Кожному номінальному перепаду тиску відповідає певний пружинний діапазонний блок 9.

Регулювання сильфонних дифманометрів здійснюється шляхом зміни довжини поводків, що регулюються. Установка стрілки витрати на нуль досягається зміною кута нахилу важеля. 4. Нульовому положенню приладу відповідає кут нахилу, що дорівнює 28". Верхня межа вимірювання регулюють зміною довжин тяги 3.

Блок одоризації

Для своєчасного виявлення витоків газу в з'єднаннях газопроводу, в сальниках запірної та регулюючої арматури, в з'єднаннях контрольно-вимірювальної апаратури і т. д. до природного газу необхідно додавати речовини з неприємним різким запахом, звані одорантом. В якості такого застосовують етилмеркаптан, пенталарм, каптан, сульфан та ін.

Мінімальна кількість одоранту в газі має бути такою, щоб у приміщенні відчувалася присутність газу при концентрації, що дорівнює 1/5 нижньої межі вибуховості, що відповідає природному газу 16 г одоранту на 1000 м 3 газу.

В даний час як одорант застосовують синтетичний етилмеркаптан, що має ту ж хімічну формулу C 2 H 5 SH і є дефіцитом. Замість нього використовують розроблений ВНДІГАЗом одорант СПМ (ТУ 51-81-88), який являє собою суміш низькокиплячих меркаптанів: 30% етилмеркаптану і 50-60% з-і н.-пропілмеркаптанів і 10-20% ізобутилмеркаптанів. Промислові випробування одоранту СПМ показали, що ефективність його вища, ніж етилмеркаптан при одній і тій же нормі витрати: 16 г на 1000 м 3 газу.

За кордоном як одоранти широко застосовують суміші меркаптанів С 3 - С 4 . Встановлено, що вони хімічно стабільніші, ніж етилмеркаптан.

Взимку вона зазвичай більша, ніж улітку. У початковий період експлуатації новозбудованого газопроводу норма одоризації також недостатня.

Для одоризації газу застосовують одоризатори крапельного типу (ручні), універсальний УОГ-1 та автоматичний АОГ-30.

Одоризаційна установка крапельного типу.Є універсальною, але застосовується переважно при витратах газу понад 100000 м/год. Одоризаційна установка складається з (рис. 33) видаткової ємності 5 із запасом одоранту, що є циліндричною посудиною з рівнемірною трубкою 13, яка служить для визначення кількості одоранта, що знаходиться в ємності, та його витрати в одиницю часу: оглядового вікна /6 та відповідної обв'язки з імпульсними трубками та вентилями; підземної ємності 7 для зберігання одоранту та вентилів 8, 10 для підключення шлангів при переливі одоранту з витратної ємності до підземної.

Універсальний одоризатори газу типу УОГ-1 (рис. 34). При проходженні основного потоку газу через витратомірну діафрагму, на якій створюється перепад тиску, під дією якого при з'єднанні плюсової та мінусової порожнин діафрагми утворюється відгалужений потік газу. Цей потік протікає через інжекторний дозатор, в якому використовується як поток, що ежектує.

Останній, проходячи через дозатор по кільцевому зазору, створює в ньому розрідження, під дією якого в газопровід з відгалуженим потоком через фільтр і камеру поплавця з паралельно розташованих ємностей (витратної і вимірювальної, що має рівнемірне скло і шкалу для контролю витрати одоранту в одиницю часу) надходить одорант.

Камера поплавця призначена для ліквідації впливу рівня одоранту на дозування. З цією метою камеру поплавця і дозатор розташовують таким чином, щоб сопло, через яке одорант надходить в дозатор, збігалося з рівнем одоранту, підтримуваним в камері поплавця за допомогою поплавця. При заповненні камери поплавок одорантом переміщається вниз і відкриває клапан. При нормальній роботі дозатора поплавок здійснює коливальний рух з амплітудою 3-5 хв і частотою, пропорційною витраті одоранту.

Для того щоб зменшити витрату одоранту, дозатор забезпечений клапаном, який на заданий час перекриває надходження одоранта в інжектор. Клапан керується за допомогою мембран. При подачі імпульсного тиску в порожнину А(див. рис. 35) клапан перекриває прохід одоранту; при скиданні тиску з порожнини Амембрана під впливом тиску одоранта повертається у вихідне положення і клапан відкриває прохід одоранту.

Задатчик тиску в порожнині Адозатора служить система управління, що складається з реле часу, регульованої ємності та клапана.

Газ із вихідного газопроводу надходить у вузол підготовки газу для живлення пневмосистеми одоризатора. Вузол підготовки складається з фільтра, редуктора та манометра. Газ у цьому вузлі очищається, тиск редукується до тиску живлення, що дорівнює 2 кгс/см 2 .

Циклічність подачі команди на клапан дозатора регулюється переміщенням поршня ємності, що регулюється; відношення часу всього циклу до часу відкритого положення клапана – дроселем за допомогою секундоміра та манометра.

Нижче наведено технічні характеристики одоризаторів УОГ-1 та АОГ-30

Технічна характеристика універсального одоризатора УО Г-1
Робочий тиск газу, кгс/см 2 ............ 2-12
Перепад тиску на діафрагмі, кгс/см 2 при максимальній витраті газу 0.6
Пропускна здатність по одоранту, см 3 /ч. 57-3150
Максимальна витрата газу на харчування установки, м 3/год 1
Точність одоризації, % ±10
Температура оточуючого повітря. ° С. . . .	.... Від -40 до 50
Габаритні розміри, мм: довжина .............	.... 465
ширина.	.... 150
висота.	. . 800
Маса, кг...................	. . 63
Технічна характеристика автоматичної одоризаційної установки АОГ-30
Робочий тиск газу, кгс/см 2 ............	2-12
Пропускна здатність по одоранту, см/год.
Відношення найбільшої витрати газу, що одорується, до найменшого..................... Номінальна кількість ходів плунжера насоса в 1 хв. Точність одоризації, % ................	5:1 Від 4 до 12 ±10
Максимальна витрата газу на харчування установки, м3/год
Температура навколишнього повітря, °С........	Від -40 до 50

Блок одоризації.Складається з дозатора одоранта, камери поплавця, оглядового вікна, фільтра одоранта, вентиля, крана кульового, фільтра, редуктора, манометрів, реле часу, регульованої ємності та клапана.

Дозатор одоранту(Рис. 35). Являє собою інжектор, куди одорант подається через сопло 1, а потік газу, що ежектує, - по кільцевому зазо

ру. Ущільнення камер дозатора виконується гумовими кільцями 3.

Робота дозатора із системою управління перекриттям потоку одоранту здійснюється за допомогою клапана 5 та сідла 4. Пружина 8 забезпечує герметичність перекриття клапана 5 з сідлом 4. Тиском у порожнині Аздійснюється закриття сідла під дією переміщення мембрани 7. При скиданні тиску з порожнини Аклапан 5 повертається у вихідне положення. Під впливом тиску одоранту переміщається мембрана 6.

Дозатор має муфту 9, за рахунок обертання якої змінюється зазор Тміж соплом 1 та змішувачем 10. Розмір зазору Тзмінюється при таруванні дозатора за продуктивністю, після закінчення якої положення муфти 9 фіксується контргайкою 2.

Поплавцева камера(Рис. 36). Складається з корпусу з кришкою, усередині якого розміщений герметично запаяний поплавець, прикріплений до штока за допомогою шплінту. Шток забезпечений золотником, який сідає на сідло у верхньому положенні. У кришці на кронштейні встановлено датчик сигналізації. У прорізі датчика перемішується прапорець, який, перетинаючи робочу зону датчика, викликає спрацьовування.

Оглядове вікно(Рис. 37). Складається з корпусу, втулки та скляної трубки. Герметизація елементів оглядового вікна здійснюється за допомогою гумових ущільнювальних кілець.

Фільтр одоранту(Рис. 38). Являє собою циліндричний корпус з кришкою, в яку вкручена касета з сітчастим денцем. Касета заповнена фільтруючим елементом – скловатою. Кришка герметизується кільцем ущільнювача. Нижня частина корпусу використовується як відстійник і має вентиль для зливу відстою.

Мал. 39. Реле часу.

/ - дросель: 2 - проміжне кільце: 3, 5 - мембрани: 4 -

шток: б - кришка: 7 - фланець: 8 - гвинт: 9 - напрямні: 10 -

пружина: 11 - клапан: 12 - кнопка запуску

Реле часу(Рис. 39). Тиск газу подається в порожнину, утворену проміжним кільцем та двома мембранами, які жорстко з'єднані гвинтами через фланець та кільце зі штоком. Шток має осьовий та радіальний отвори. Під дією пружини шток знаходиться у верхньому положенні і упирається у фланець.

Газ через осьовий отвір у штоку та дросель надходить у порожнину, утворену кришкою та мембраною, на яку і тисне. Шток перемішується вниз та відкриває клапан скидання. Для запуску реле часу передбачено кнопку.

Регульована ємність(Рис. 40). Складається з корпусу, кришок, поршня, гвинта та колії ущільнювачів. Призначена для регулювання подачі одоранту до газопроводу.

Клапан(Рис. 41). Основними елементами його є мембрани, які мають різні афективні площі та утворюють дві порожнини: Л і б, з'єднані між собою клапаном через регулюючий дросель. Прохідний переріз дроселя регулюється голкою. Голка переміщається за допомогою гвинта з маховиком. На лицьовій стороні маховика є шкала. Двома гвинтами покажчик шкали укріплений на корпусі клапана.

Вимірювальна ємність (рис. 42). Є циліндричною посудиною з рівнемірною скляною трубкою, з шкалою 2. Скляна трубка захищена кожухом та ущільнюється гумовими кільцями.

Пропорційний одоризатори газу ОГП-02.Призначений для автоматичного введення одоранту (етилмеркаптану) в потік природного газу (пропорційно до його витрати), щоб надати газу специфічний запах, який сприятиме виявленню витоків. Одоризатор ОГП-02 може експлуатуватися на відкритому повітрі в холодному помірному кліматі на об'єктах, з умовним тиском 16 кгс/см 2 і з витратою газу від 1000 до 100 000 м 3 /год.

Одоризатор складається (рис. 43) з дозатора та контрольної ємності. У дозаторі розміщено сопло та регулятор рівня одоранту. Усередині контрольної ємності знаходяться поплавці з нержавіючої сталі, штанга, на верхній частині якої закріплений магніт. По зовнішній поверхні трубки ковзає магнітний покажчик рівня одоранту.

Принцип роботи одоризатора ОГП-02 ось у чому (рис. 43, 44). Одорант надходить із контрольної ємності через вентиль доти, доки рівень його не перекриє нижню кромку регулятора рівня. У дозаторі за допомогою регулятора рівня та технологічної обв'язки ємностей підтримується постійний, заданий рівень одоранту. Подача його в газопровід здійснюється за рахунок перепаду тиску на витратомірній діафрагмі за допомогою перетікання газу з камери плюс по імпульсній трубці, соплі, збірнику, трубками через камеру мінус в газопровід. Потік газу із сопла, проходячи через шар одоранту, виносить пари та дрібні крапельки його до збірки, а з нього – до газопроводу.

Поповнення дозатора одорантом здійснюється з витратної та контрольної ємності при відкритому вентилі.

Налаштування одоризатора на необхідний ступінь одоризації газу здійснюється за рахунок зміни товщини шару одоранту над верхнім кінцем сопла регулятором рівня, так і потоку газу через сопло вентилем.

Витрати одоранту в будь-який момент часу за певний інтервал (15-30 хв) можна виміряти за допомогою контрольної ємності, закривши вентиль. Одоризатор на витрату одоранту пропорційно витраті газу налаштовується двічі: при переході із зимової витрати газу на літній і навпаки.

Надалі витрата одоранту залежно від зміни витрати газу регулюється автоматично.

Технічне обслуговування одоризатора ОГП-02 зводиться до періодичної заправки робочої ємності одорантом та подальшого запуску одоризатора в роботу.

Мал. 44. Схема одоризатора газу ОГП-02.

/ - Дозатор: // - Робоча (витратна) ємність. /// - Контрольна ємність. 1 - 10 - вентилі.

Блок перемикання

Призначений, по-перше, захисту системи газопроводів споживача від можливого високого тиску газу; по-друге, для подачі газу споживачеві, минаючи ГРС, по байпасній лінії із застосуванням ручного регулювання тиску газу під час ремонтних та профілактичних робіт станції.

Блок перемикання складається з кранів на вхідному та вихідному газопроводах, обвідної лінії та запобіжних клапанів. Як правило, цей блок повинен розташовуватися в окремій будівлі або під навісом, що захищає його від атмосферних опадів.

Запобіжні клапани.На газопроводі монтують два запобіжні клапани, один з яких є робочим, інший – резервним. Застосовують клапани типу CППK (спеціальний повнопідйомний запобіжний клапан) (рис. 45; табл. 10) та ППК (пружинний повнопідйомний запобіжний клапан). Між запобіжними клапанами ставлять триходовий вентиль типу КТРП, завжди відкритий на один із запобіжних клапанів. Між газопроводом і клапанами арматура, що відключає, встановлюватися не повинна. Межі налаштування запобіжних клапанів повинні перевищувати номінальний тиск газу на 10%.

У процесі експлуатації клапани слід випробувати на спрацювання один раз на місяць, а в зимовий час – один раз на 10 днів із записом в оперативному журналі. Перевірку та регулювання запобіжних клапанів проводять двічі на рік. про що роблять відповідний запис у журналі.

На шток запобіжного скидного клапана СППК4Р (рис. 45), з одного боку, діє тиск газу з вихідного газопроводу, з другого - зусилля стиснутої пружини. Якщо тиск газу на виході з ГРС перевищить заданий, то газ, долаючи зусилля стиснутої пружини, піднімає шток і з'єднує вихідний газопровід з атмосферою. Після зниження тиску газу у вихідному газопроводі шток під дією пружини повертається у вихідне положення, перекриваючи прохід газу через сопло клапана, роз'єднуючи таким чином вихідний газопровід з атмосферою. Залежно від тиску настройки запобіжні клапани комплектують змінними пружинами (табл. 11). Таблиця 11 - Вибір пружин для запобіжних клапанів типу СППК та ППК

Клапан	Тиск налаштування, кгс/см	Номер пружини	Клапан	Тиск налаштування. кгс/см 2	Номер пружини
СППК4Р-50-16	1.9-3.5		ППК4-50-16	1,9-3,5
	3.5-6.0			3,5-6,0
СППК4Р-80-16	2.5-4.5			6,0-10,0
	4.5-7,0			10,0- 16,0
СППК4Р-100-16	1 ,5-3,5		ППК4-80-16	2,5-4,5
	3,5-9,5			4,5-7,0
СППК4Р-150-16	1,5-2,0			7.0-9.5
	2,0-3,0			9.5-13.0
	3,0-6,5		ППК4-100-16	1.5-3.5
СППК4Р-200-16	0,5-8,0			3.5-9.5
				9.5-20
			ППК4-150-16	2.0-3.0
				3.0-6.5
				6.5-11.0
				11 - 15,0

Таблиця 12 - Габаритні та приєднувальні розміри, мм, та маса клапанів типу ППК4

Крім клапанів типу СППК широко застосовують пружинні запобіжні фланцеві клапани типу ППК-4 (рис. 46. Табл. 12) на умовний тиск 16 кгс/см 2 . Клапани цього типу забезпечені важелем для примусового відкриття та контрольного продування газопроводу. Пружина регулюється регулювальним гвинтом.

Тиск газу з газопроводу надходить під запірний клапан, який утримується в закритому положенні пружиною через шток. Натяг пружини регулюється гвинтом. Кулачковий механізм дозволяє проводити контрольне продування клапана: поворотом важеля зусилля через валик, кулачок і направляючу втулку передається на шток. Він піднімається, відкриває клапан і відбувається продування, яке вказує, що клапан працює і скидний трубопровід не засмічений.

Клапани ППК-4, залежно від номера встановленої пружини, можуть налаштовуватися на спрацьовування в діапазоні тисків від 0,5 до 16 кгс/см 2 (табл. 13).

Пропускна здатність запобіжних клапанів G. кг/год:

G - 220Fp .

де F-переріз клапана, см, що визначається для повнопідйомних клапанів при h ≥ 0,25dзалежно F = 0,785d 2; для неповнопідйомних при h≥ 0,05d - F = 2,22dh; d -внутрішній діаметр сідла клапана, см; h- Висота підйому клапана, см; р -абсолютний тиск газу, кгс/см 2; Т -абсолютна температура газу, К; М -молекулярна вага газу, кг.

Для скидання газу атмосферу необхідно застосовувати вертикальні труби (колонки, свічки) висотою щонайменше 5 м від рівня землі; які виводять за огорожу ГРС на відстань не менше ніж 10 м. Кожен запобіжний клапан повинен мати окрему вихлопну трубу. Допускається об'єднання вихлопних труб у загальний колектор від кількох запобіжних клапанів з однаковим тиском газу. При цьому загальний колектор розраховують на одночасне скидання газу через усі запобіжні клапани.

КраниКрани, що встановлюються в блоках перемикання, а також на інших ділянках газопроводів ГРС, розрізняються за видами приводів (табл. 14).

1) кран типу 11с20бк та 11с20бк1 - з важелевим приводом (рис. 47, табл. 15);

2) кран типу 11с320бк та 11с320бк1 - з черв'ячним приводом (редуктором) (рис. 48; табл. 16);

3) кран типу 11с722бк та 11с722бк1 - з пневмоприводом (рис. 49; табл. 17);

4) кран типу 11с321бк1 - для безколодезної установки (рис. 50; табл. 18);

5) кран типу 11с723бк1 – для безколодезної установки (рис. 51 табл. I9)

Мал. 47. Крани 1c20бк та 11с20бк1.

1 – корпус; 2 - пробка; 3 - нижня кришка: 4 - регулювальний гвинт; 5 - шпиндель 6 - зворотний клапан для змащування: 7 - мастильний болт. 8 - важіль: 9 - сальник.

Мал. 48. Крани 11с320Бк та 11с320бк1.

1 корпус: 2 - пробка: 3 - нижня кришка; 4 - регулювальний гвинт: 5 - черв'ячний сектор: б - хробак. 7 - маховик: 8 - мастильний болт: 9 - зворотний клапан: 10 - корпус редуктора: 11 – сальник. 12 - шпиндель: 13 - кришка.

Мал. 49. Крани 11с722бк(а) та 11с722бк1 (б)з D у 50 та 80 мм.

/ - корпус: 2 - пробка: 3 - п'ята; 4 - кулька. 5 - настановний гвинт; 6 - стяжний болт: 7 - ковпачок; 8 - нижня кришка: 9 - сальникове набивання: 10 - шпиндель: 11 - кронштейн: 12 - важіль; 13 - Вілка: 14 - шток: 15 - пневмопривід; 16 - мультиплікатор: 17 - Кінцевий вимикач; 18 - ніпель. / - Виконання фланцевих краної 1с722бкс D у 50, 80, 100 мм.

Мал. 50 Кран 11с321бк1

Усі перераховані крани виготовляють з кінцями як для фланцевого з'єднання (позначення закінчується літерами "бк"), так і під приварювання (позначення закінчується літерами та цифрою "бк1"). Корпус крана виконують із сталі, а пробку – із чавуну. Крани монтують при температурі навколишнього середовища від -40 до 80°.

На кранах з обводом встановлюють прохідний кран D у = 150 мм для полегшення відкривання основного крана шляхом вирівнювання тиску з обох боків від затвора. Кран обвідний з'єднується з корпусом основного крана обвідними трубами.

Кран з пневмоприводом складається з вузла крана, пневмоприводу та мультиплікатора. У разі потреби керування краном здійснюється вручну за допомогою маховика. Пневмопривід шарнірно з'єднаний з корпусом крана та забезпечує зворотно-поступальний рух штока та поворот важеля, жорстко пов'язаного зі шпинделем шпонкою. Положення штока регулюється вилкою, шарнірно з'єднаною з важелем.

На кришці редуктора встановлений кінцевий вимикач, що вимикає електричний струм у ланцюзі управління при кінцевих положеннях пробки крана.

Мультиплікатор призначений для подачі спеціального мастила в порожнину під верхньою кришкою, а також у канавки корпусу та пробки. Мастило забезпечує герметичність і полегшує поворот

пробки. Для наповнення мультиплікатора спеціальним мастилом, у міру його витрачання, застосовується пневматичний нагнітач мастила.

Вузол крана складається з наступних основних деталей: корпусу, пробки, нижньої кришки та регулювального гвинта, який підтискає пробки до ущільнення корпусу. Кран з важільний (ручний) привод складається з вузла крана, редуктора або рукоятки.

Основним вузлом триходових кранів, що використовуються на ГРС, є запірний, що складається з корпусу, пробки та редуктора.

6) На ГРС застосовують також і кульові крани (рис. 52), переваги яких перед іншими в простоті конструкції, прямоточності, низькому гідравлічному опорі, сталості взаємного контакту поверхонь ущільнювачів. Відмінні риси кульових кранів від інших:

1) корпус та пробка крана завдяки сферичній формі мають

менші габаритні розміри та масу, а також більшу міцність;

2) конструкція кранів зі сферичним затвором менш чутлива до неточностей виготовлення і забезпечує набагато кращу герметичність, так як поверхня контакту поверхонь ущільнювальних корпусу і пробки повністю оточує прохід і герметизує затвор крана;

3) виготовлення цих кранів менш трудомістким. У кульових кранах з кільцями з пластмаси відпадає необхідність притирання ущільнювальних поверхонь. Зазвичай корок хромують або полірують.

Кульові крани відрізняє від інших велику різноманітність конструкцій. Можна виділити два основних типи кранів: з плаваючою пробкою та з плаваючими кільцями.

Кульові крани типу KШ-10 та КШ-15 призначені для відключення трубопроводів, технологічного, контрольного та запобіжного обладнання.

Герметичність запірного вузла (кульова пробка-сідло) забезпечується щільним охопленням частини сферичної поверхні кульової пробки сідлом з деяким натягом за рахунок здатності матеріалу сідла деформуватися при скріпленні деталей крана стяжними болтами. Матеріалами для виготовлення сідла можуть бути фторопласт, вініпласт, гума або інші, що мають властивості пластичної деформації, близькі до властивостей названих матеріалів. У разі зношування ущільнювальних поверхонь сідла та втрати герметичності запірним вузлом конструкція крана передбачає можливість відновлення герметичності за рахунок видалення однієї або двох прокладок, встановлених з двох сторін між корпусом та кришкою.

Олексинським заводом «Тяжпромарматура» освоєно серійний випуск кульових кранів з D y - 50, 80, 100. 150. 200. 700, 1000. 1400 мм на ру - 80 кгс/см 2 модернізованої конструкції з пробкою в опорах і ущільнювачів (поліуретану або інших матеріалів з високою зносостійкістю).

Корпуси кранів з D y - 50 - 200 мм штамповані, з фланцевим роз'ємом, а з D у = 700. 1000. 1400 мм - цільнозварні, із штампованих напівсфер (рис. 53). Блоки керування (БУЕП-5; ЕПУУ-6), що застосовуються в кранах, не вимагають додаткової обв'язки в умовах експлуатації, оскільки мають вбудовану клемну коробку і кінцевий вимикач. Безбалонна конструкція приводів значно скоротила витрати дефіцитної гідрорідини для гідросистеми кранів. Крім того, в кранах використані ручні гідравлічні насоси принципово нової конструкції.

Мал. 52. Кран кульовий КШ без мастила.

1- корпус: 2 - кульовий затор (поворотний затвор). 3 - сідло: 4 - шпиндель; 5 - кришка (фланги): б - рукоятка: 7 - прокладка ущільнювача: 8. 9 - ущільнювальні гумові кільця: 10 - болт: 11 - прокладка

Завод виготовляє такі кульові крани:

МА39208 - D У 50, 80, 100, 150, 200 мм; р у 80 кгс/см 2; з ручним та пневмоприводом

МА39003 - D у 300 мм; р у 80 кгс/см 2; з ручним та пневмоприводом MA39113 - D у 400 мм; р у 160 кгс/см 2; з пневмогідроприводом

MA39I12 - D у 1000 мм; p у 80 та 100 кгс/см 2

MA39183 - D у 700 і 1400 мм: р у 80 кгс/см 2

МА39096 - Dу 1200 мм; р у 80 кгс/см 2

МА39095 - D у 1400 мм; р у 80 кгс/см 2

МА39230 - D у 50. 80. 100. 150. 200 мм; p у 200 кгс/см 2

Крани кульові МА39208 з ручним керуванням D y – 50, 80, 100, 150 мм; р у 80 кгс/см 2 призначені для застосування як запірний пристрій на трубопроводах, що транспортують природний газ (табл. 20). У конструкції кранів велика кількість оригінальних пристроїв. Вузол крана D y 50, 80. 100. 150 мм складається з двох компактних штампованих напівкорпусів з одним роз'ємом, наявність одного роз'єму зменшує ймовірність розгерметизації вузла крана щодо зовнішнього середовища. Герметизація центрального роз'єму здійснюється гумовим ущільненням спеціальної форми.

Конструкція запірного органу виконана за схемою «пробка в опорах», з підшипниками, що самозмазують, ковзання з металофторопласту. Ущільнення затвора з поліуретану, який

Мал. 53. Кульовий кран із пневмогідроприводом.

1- корпус крана: 2 - редуктор ручний: 3 - маховик; 4 - труби колони. 5 - подовжувач; 6 - колона: 7 - трубопровід для подачі герметика в ущільнення: 8 - гідропривод: 9 - масляні балони

Таблиця 20- Габаритні, приєднувальні розміри, мм, та маса кульових кранів

0,	p У	Про	D 1	А		L	З	Н	H,	маса, кг
з пневмогідроприводом	з ручним приводом
	80- 160	190- 205					2155 (360)			580 (470)
							2215 (440)			820 (650)
	80- 125		386-398				2420 (625)	2815 (1020)	-	1475- 1480	-
							2530 (935)	3670 (2055)	3570 (1975)	4000 (3600)	3800 (3400)
							2610 (1015)	3970 (2375)	-	5560 (5110)	-
	80- 100		978- 988				2480 (1180)	4010 (2770)	-	10815 (10020)	-
									-		-
									-		-

Примітка. Розміри та маса у дужках - для кранів надземної установки

запресований у металеве сідло. М'які поліуретанові ущільнення затвора мають високу зносостійкість, стійкість до абразивного зносу, ерозійностійкість і забезпечують надійну герметичність затвора у всіх діапазонах тисків. Підібування сідел до затвора здійснюється за рахунок тиску середовища, що транспортується, і зусилля пружин, службовців для надійної герметичності затвора при низьких тисках. Крани виготовляються з ручним приводом, що є важелем. Нижче наведено технічну характеристику крана.

Агрегатний індекс може бути перетворений на середньоарифметичний і середньогармонічний індекс за відсутності вихідної інформації для розрахунку агрегатної форми індексу.

Аналітичний метод розрахунку робочих характеристик асинхронних двигунів

РОЗРАХУНКУ ДІАФРАГМИ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ВИТРАТИ СУХОГО ГАЗУ І ПАРУ;

РОЗРАХУНКУ ДІАФРАГМИ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ВОЛОГОГО ГАЗУ;

РОЗРАХУНКУ ДІАФРАГМИ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ВИТРАТИ РІДИНИ;

РОЗРАХУНКУ РЕГУЛЮЮЧОГО ОРГАНУ;

ВИБОРУ ВИКОНАВЧОГО МЕХАНІЗМУ.

ДО КУРСОВОГО ПРОЕКТУ З СПЕЦДИСЦИПЛІНИ

«МОНТАЖ, НАЛАДКА І ЕКСПЛУАТАЦІЯ САУ»

Для студентів спеціальності 220301. Автоматизація технологічних

Процесів та виробництв (за галузями)

Липецьк 2010 р.

ЗБІРНИК МЕТОДИК ДО КУРСОВОГО ПРОЕКТУ З ДИСЦИПЛІНИ

«Монтаж, налагодження та експлуатація САУ»

Збірник методик призначений для студентів 4 курсу очної форми навчання за спеціальністю 220301. Автоматизація технологічних процесів та виробництв (за галузями).

Укладач: Полякова Т. Ф. – викладач спец. дисциплін

Рецензент: _______ Курликін А. Ф. Заст. начальника цеху КВП та А ВАТ «НЛМК»

Схвалено методичною радою Липецького металургійного коледжу та рекомендовано до застосування для студентів як методичні вказівки щодо розробки курсового проекту за спец. дисципліни «Монтаж, налагодження та експлуатація САУ».

	Аркуш
Вступ
1. Розрахунок діафрагми для вимірювання витрати сухого газу та пари
1.1 Необхідні вихідні дані
1.2 Визначення відсутніх розрахунку даних
1.3 Визначення параметрів діафрагми
1.4 Перевірка розрахунку
2. Розрахунок діафрагми для вимірювання витрати вологого газу
2.1 Необхідні вихідні дані
2.2 Визначення відсутніх розрахунку даних
2.3 Визначення параметрів діафрагми
2.4 Перевірка розрахунку
3.Розрахунок діафрагми для вимірювання витрати рідини
3.1 Необхідні вихідні дані
3.2 Визначення відсутніх розрахунку даних
3.3 Визначення параметрів діафрагми
3.4 Перевірка розрахунку
Додаток А
4. Розрахунок регулюючого органу
4.1 Розрахунок за пропускною спроможністю
4.2 Визначення умовного діаметра регулюючого органу
4.3Визначення робочої характеристики
5 Вибір виконавчого механізму
Список використаних джерел
Додаток
Додаток С
Додаток Д
Додаток Е

Вступ

Дисципліна «Монтаж, налагодження та експлуатація САУ» є однією з базових під час навчання на спеціальності 220301 (2101) «Автоматизація технологічних процесів та виробництв»). Вивчаючи її, студент повинен знати основні компоненти САР принцип роботи всіх компонентів та структуру взаємозв'язку між усіма компонентами. Для якісного закріплення матеріалу, що вивчається, та набуття практичних навичок передбачається виконання індивідуального курсового проекту.

Кінцевою метою курсового проекту є побудова САР витрати речовини, реалізовану на конкретній елементній базі та спрямовану на виконання певних завдань, що визначається завданням на курсове проектування та індивідуальним додатковим завданням. Крім розрахунків, у курсовому проекті обов'язковим є розробка Схеми автоматизації та Схеми принципової електричної (Пневматичної), технологічне програмування САР. Курсовий проект виконується індивідуально на підставі лекційного, довідкового та іншого додаткового матеріалу. Курсовий проект розрахований на 30 годин. Під час виконання проекту передбачається 20 годин консультацій. Для оцінки успішності студентів виконання роботи розбивається на етапи, де кожен етап є логічно завершеним завданням:

перший етап – виконання розрахункових завдань;

другий етап - розробка Схеми автоматизації;

третій етап - розробка Схеми принципової електричної (Пневматичної);

четвертий етап – розробка технологічного програмування САР витрат речовини.

Методика розрахунку діафрагми для вимірювання витрати сухого газу та пари.

(згідно з Правилами РД 50-213-80)

Таблиця 1.1 - Необхідні вихідні дані

Задано та прийнято	Позначення параметра	Одиниця виміру
Максимальна витрата вимірюваного середовища Для газу (об'ємна витрата, наведена до нормальних умов): Для пари (масова витрата)	Q ном. max Q м. max	м 3 /год кг/год
Середня витрата середовища Для газу: Для пари:	Q ном.ср Q м. ср	м 3 /год кг/год
Молярна концентрація компонентів сухої газової суміші 1-й компонент (назва): 2-й компонент (назва): * * n-й компонент (назва):	N 1 N 2 * * N n	частка од. частка од. * * Частка од.
Температура середовища перед діафрагмою:	t	ºС
Надлишковий тиск перед діафрагмою:	Р і	кгс/см 2
Середній барометричний тиск:	Р б	мм рт.ст.
Допустима втрата тиску при Q max	Р′ п	кгс/см 2
Внутрішній діаметр трубопроводу при t=20ºС	D 20	мм
Абсолютна шорсткість трубопроводу	δ
Наявна довжина прямолінійної ділянки трубопроводу:	L пт
Тип місцевого опору на початку прямолінійної ділянки трубопроводу:	-
Матеріал трубопроводу	-
Матеріал діафрагми	-
Тип дифманометра	-

Примітка 1. Сума молярних концентрацій всіх компонентів газової суміші повинна дорівнювати 1.

Примітка 2. Абсолютна шорсткість трубопроводу залежить від матеріалу та стану внутрішньої поверхні трубопроводу. За відсутності даних можна прийняти значення абсолютної шорсткості згідно з (Додатком А п. 1).

Примітка 3. Замість допустимої втрати тиску за максимальної витрати (таблиця 1.1 «Необхідні вихідні дані») може бути заданий граничний номінальний перепад тиску дифманометра ΔР н. Значення ΔР н вибираються з низки чисел, встановлених стандартом, згідно з виразом:

ΔР н = n 1 · 10 х, де х – ціле число, n 1 – 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3.

Примітка 4. У разі відсутності даних про матеріал діафрагми слід прийняти одну з наступних марок нержавіючої сталі Х23Н13, Х18Н25С2, 1Х18Н9Т.