Способ определения расхода жидкой среды, протекающей по трубопроводу Советский патент 1989 года по МПК G01F1/34 

Zxtf5

„

i

b--J

.

н

ел

о

со

7

к

15l679fi

Изобретение относится к приборостроению и может использоваться в нефтяной промышленности и других отраслях народного хозяйства, связанных с измерением расходов жидких сред, транспортируемых по трубопроводам.

Цель изобретения - повышение точности и оперативности измерений в ю условиях меняющейся плотности.

Сущность способа заключается в следующем.

Часть жидкости пропускают через и-образную трубку, установленную вер- 15 тикально выше или ниже оси трубопровода. При этом в коленах U-образной трубки измеряют давления Р , Р , Р и F на участ(ах гидравлически стал Ри

Л (Re) -Ь- f -YД Р

5-6

тр

,7(ReJ J1 f

V 2

--ii

где Re и Re„ - числа Рейнольдса в трубе и в и-образной трубке. Считая, что при реальных условиях работы трубопроводов числа Рейнольдса менее 10 и для вычисления Д можно использовать формулу Блазиуса, получим

l&Sfi (Л, J

V 5 н «р

(4-Г (У)

D

н

D

V.,

(2)

билизированного течения длиной Н.

Измерение перепадов давлений в коленах U-образной трубки дает возможность определить плотность жидкой среды, а следовательно, объем- I „ - „..

ныи и массовый расходы жидкости. Измерения перепадов давления на сужающем устройстве и плотности в lJ-образ- ,ной трубке проводятся в разных сечениях потока. Этот факт в условиях быстро меняющейся плотности может давать погрешность.

.Характерное время прохождения жидкости через и-образную трубку (время обновления жидкости в трубке) , , где 1, - длина U-образной трубки, а Vy - скорость жидкости в ней.

Если частица жидкости, не попадая в и-образную трубку, движется по трубе измерительного участка, то мя Л Т L/V, где L - расстоян и-обра:зной трубкой и сужающим устройством, а V - скорость жидкости в трубе, она доходит до сужаю1 (его устрой20

Из формул следует

dPr-

mf

uSii.tA&-«.. 2

Подставляя это в (2) и используя (l), 2ь окончательно получим, что при измерении плотности жидкой частицы, проходящей через сужающее устройство, необходимо выполнение соотношения

30

AP&fe..-i йР„

КНР

1.2 f

2(-Lv)--.

н

L

(3)

зь

ства. Если 4 С| д с , то измеритель плотности будет давать плотность порции жидкости, которая в момент измерения проходит сужающее устройство.

Таким образом, необходимо соблюдение соотношений

45

L

v

LV/

V Ь ... или --- --- (1)

Найдем теперь соотношение между скоростями V и Vy. Перепады давления

от трения на длинах L в трубе и Н в и-образной трубке можно записать в виде

На чертеже представлена схема устройства для осуществления способа.

На трубопроводе 1 установлено сужающее устройство 2 с дифференциальным манометром 3. Трубопровод 1 сое- за вре- 40 динен с вертикальной U-образной труб- е между кой с датчиками 5-8 давления и регулирующим вентилем 9. Между точками подсоединения U-образной трубки на трубопроводе 1 установлен делитель 10 потока. Датчики 5-6 давления подключены к дифференциальному манометру 11 соединительными линиями 12, а датчики 7 и 8 давления - к дифференциальному манометру 13 соединитель- 5Q ными линиями . Между делителем 10 потока и сужающим устройством 2 на трубопроводе 1 установлены датчики 14 и 15 давления, подключенные соединительными линиями 16 к дифференциальному манометру 17.

При работе устройства жидкая ере-, да по трубопроводу 1 проходит через делитель 10 потока, через участок стабилизированного потока длиной L

55

Л (Re) -Ь- f -Y

,7(ReJ J1 f

V 2

--ii

где Re и Re„ - числа Рейнольдса в трубе и в и-образной трубке. Считая, что при реальных условиях работы трубопроводов числа Рейнольдса менее 10 и для вычисления Д можно использовать формулу Блазиуса, получим

(Л, J

V 5 н

Г (У)

D

V.,

(2)

15

20

Из формул следует

dPr-

mf

uSii.tA&-«.. 2

Подставляя это в (2) и используя (l), 2ь окончательно получим, что при измерении плотности жидкой частицы, проходящей через сужающее устройство, необходимо выполнение соотношения

0

AP&fe..-i йР„

КНР

1.2 f

2(-Lv)--.

н

L

(3)

51

и сужаюи(ее устройство 2. Перепад давления д Р на сужающем устройстве 2 измеряется дифференциальным манометром 3. При помощи датчиков I t и 15 дифференци.эльным манометром 17 измеряется перепад давления и Pmt на участке стабилизированного потока длиной L. За счет перепада давления на делителе 10 потока часть жидкой среды поступает в колено U-об- разной трубки, проходит ее и снова поступает в трубопровод 1 за делителем 1П потока. При этом с помощью датчиков 5,6 и 7,8 давления и дифференциальных манометров 11 и 13 измеряются соответственно перепады давления и Pj-., и участках стабилизированного потока длиной И. Расчет расходов проводится по измеренным д Ру. , 4 Р., и д Р по приведенным в формуле изобретения выражением. Требуемое соотношение (3) между перепадами давления устанавливается с помощью регулирую1цего вентиля 9. При изменении расхода жидкой среды перепад давления на делителе 10, а следовательно, и на U-образной трубк , изменяется пропорционально у2 |-,,.л j скорость среды в трубопроводе 1, Гоответсгвенно квадрат

CKopocTii у изменяется nponoininoо

нально перепаду давления на 1 -обра - иой трубке. Таким образом, при измерении рпсходла соотношение (dP.. + Р )/лР. будет оставаться посте янным.

Формула изобретения

Способ определения расхода жидкой среды; протекающей по трубопроводу, заключающийся в том, что измеряют пйрел-ч/ давлений на сужающем устрой- стне и плотность, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения те - ности и оперативности измерений в условиях меняющейся плотности, часть жидкости пропускают через и-образную трубку, установленную вертикально перед сужаюи(им устройством, измеряют перепады давления в восходящем и нисходящем коленах U-образной трубки между находящимися на одном уровне точками и перепад гавле16790

ния на участке трубопровода между и-образной трубкой и сужающим устрой- ством, при этом поддерживают соотношение между перепадами давления в о ленах и-образной трубки и на участке трубопровода согласно равенству

..1АРь/..2(.1е) .н. (.5.}f

л D т т j

и Р.

т

L

а объемный и массовый расходы вычисляют ссютветственно по формулам

ts

где uPf и Л Ру, - перепады давления

в восходящем и нисходящем коленах и-образной трубки;

25

30

35

40

45

50

Д - перепад давления на участке трубопровода между и-образной трубкой и сужающим устройством;

Ly - длина и-образно.-1 трубки;

L - длина участка

между и-образной трубкой и сужающим устройством;

Н - длина и-обраэной трубки между точками отбора давлений;

d - диаметр U-образной трубки;

D - диаметр трубопро вода;

о(. - коэффициент расхода сужающего устройства;

f. - площадь его про ходного сечения;

Л Р - перепад давления на сужаюсцем устройстве;

g - ускорение свободного падения.

Изобретение относится к приборостроению, может использоваться в нефтяной и других отраслях промышленности, связанных с измерением расходов жидких сред, транспортируемых по трубопроводам, и направлено на повышение точности измерений в условиях меняющейся плотности. Часть жидкости пропускают через У-образную трубку 4, установленную вертикально перед сужающим устройством 2, измеряют перепады давления в восходящем и нисходящем коленах У-образной трубки 4 между находящимися на одном уровне точками 5,6 и 7,8 и перепад давления на участке трубопровода 1 между У-образной трубкой 4 и сужающим устройством 2. Соотношение между указанными перепадами давлений поддерживают в соответствии с приведенным в формуле изобретения равенством. 1 ил.