Тверской Городской Форум

Статьи, обзоры и общение

Измерение давления газа

В ГРП для контроля работы оборудования и измерения параметров газа применяют следующие КИП:

  • термометры для замера температуры газа;
  • показывающие и регистрирующие (самопишущие) манометры для замера давления газа;
  • приборы для регистрации перепада давлений на скоростных расходомерах;
  • приборы учета расхода газа (газовые счетчики или расходомеры).

Все КИП должны подвергаться государственной или ведомственной периодической поверке и быть в постоянной готовности к выполнению измерений. Готовность обеспечивается метрологическим надзором. Метрологический надзор заключается в осуществлении постоянного наблюдения за состоянием, условиями работы и правильностью показаний приборов, осуществлении их периодической проверки, изъятии из эксплуатации пришедших в негодность и не прошедших проверки приборов. КИП должны устанавливаться непосредственно у места замера или на специальном приборном щитке. Если КИП монтируют на приборном щитке, то используют один прибор с переключателями для замера показаний в нескольких точках.

КИП присоединяют к газопроводам стальными трубами. Импульсные трубки соединяют сваркой или резьбовыми муфтами. Все КИП должны иметь клейма или пломбы органов Росстандарта.

КИП с электрическим приводом, а также телефонные аппараты должны быть во взрывозащищенном исполнении, в противном случае их ставят в помещении, изолированном от ГРП.

К наиболее распространенным видам КИП в ГРП относятся приборы, рассматриваемые далее в настоящем разделе.

Приборы для измерения давления газа подразделяются:

  • на жидкостные приборы, в которых измеряемое давление определяется величиной уравновешивающего столба жидкости;
  • пружинные приборы, в которых измеряемое давление определяется величиной деформации упругих элементов (трубчатые пружины, сильфоны, мембраны).

Жидкостные манометры используют для замера избыточных давлений в пределах до 0,1 МПа. Для давлений до 10 МПа манометры заполняют водой или керосином (при отрицательных температурах), а при измерении более высоких давлений — ртутью. К жидкостным манометрам относятся и дифференциальные манометры (дифманометры). Их применяют для замеров перепада давления.

Дифференциальный манометр ДТ-50 (рисунок ниже), Толстостенные стеклянные трубки прочно закрепляют в верхней и нижней стальных колодках. Вверху трубки присоединяют к камерам-ловушкам, предохраняющим трубки от выброса ртути в случае повышения максимального давления. Там же расположены игольчатые вентили, с помощью которых можно отключать стеклянные трубки от измеряемой среды, продувать соединительные линии, а также выключать и включать дифманометр. Между трубками расположены измерительная шкала и два указателя, которые можно устанавливать на верхний и нижний уровни ртути в трубках.

Дифференциальный манометр ДТ-50

а — конструкция; б — схема расположения каналов; 1 — вентили высокого давления; 2, 6 — колодки; 3 — камеры-ловушки; 4 — измерительная шкала; 5 — стеклянные трубки; 7 — указатель

Дифманометры можно использовать и как обычные манометры для замера избыточных давлений газа, если одну трубку вывести в атмосферу, а другую — в измеряемую среду.

Манометр с одновитковой трубчатой пружиной (рисунок ниже). Изогнутая пустотелая трубка, закреплена нижним неподвижным концом к штуцеру, с помощью которого манометр присоединяют к газопроводу. Второй конец трубки запаян и шарнирно связан с тягой. Давление газа через штуцер передается на трубку, свободный конец которой через тягу вызывает перемещение сектора, зубчатого колеса и оси. Пружинный волосок обеспечивает сцепление зубчатого колеса и сектора и плавность хода стрелки. Перед манометром устанавливают отключающий кран, позволяющий при необходимости снять манометр и заменить его. Манометры в процессе эксплуатации должны проходить государственную поверку один раз в год. Рабочее давление, измеряемое манометром, должно находиться в пределах от 1/3 до 2/3 их шкалы.

Поплавковые дифференциальные манометры.

Широкое распространение в газовом хозяйстве нашли поплавковые дифманометры (рисунок ниже) и сужающие устройства. Сужающие устройства (диафрагмы) служат для создания перепада давления. Они работают в комплекте с дифманометрами, измеряющими создаваемый перепад давления. При установившемся расходе газа полная энергия потока газа складывается из потенциальной энергии (статического давления) и кинетической энергии, то есть энергии скорости.

До диафрагмы поток газа имеет начальную скорость ν1 в узком сечении эта скорость возрастает до ν2, после прохождения диафрагмы лоток расширяется и постепенно восстанавливает прежнюю скорость.

При возрастании скорости потока увеличивается его кинетическая энергия и соответственно уменьшается потенциальная энергия, то есть статическое давление.

За счет разности давлений Δp = pст1 — pст2 ртуть, находящаяся в дифманометре, перемещается из поплавковой камеры в стакан. Вследствие этого расположенный в поплавковой камере поплавок опускается и перемещает ось, с которой связаны стрелки прибора, показывающего расход газа. Таким образом, перепад давления в дроссельном устройстве, измеренный с помощью дифференциального манометра, может служить мерой расхода газа.

Поплавковый дифференциальный манометр

а — конструктивная схема; б — кинематическая схема; в — график изменения параметров газа; 1 — поплавок; 2 — запорные вентили; 3 — диафрагма; 4 — стакан; 5 — поплавковая камера; 6 — ось; 7 — импульсные трубки; 8 — кольцевая камера; 9 — шкала указателя; 10 — оси; 11 — рычаги; 12 — мостик пера; 13 — перо; 14 — диаграмма; 15 — часовой механизм; 16 — стрелка

Зависимость между перепадом давления и расходом газа выражается формулой

где V — объем газа, м3; Δp — перепад давления, Па; К — коэффициент, постоянный для данной диафрагмы.

Значение коэффициента К зависит от соотношения диаметров отверстия диафрагмы и газопровода, плотности и вязкости газа.

При установке в газопроводе центр отверстия диафрагмы должен совпадать с центром газопровода. Отверстие диафрагмы со стороны входа газа выполняют цилиндрической формы с коническим расширением к выходу потока. Диаметр входного отверстия диска определяют расчетным путем. Входная кромка отверстия диска должна быть острой.

Нормальные диафрагмы могут применяться для газопроводов с диаметром от 50 до 1200 мм при условии 0,05 < m < 0,7. Тогда m = d2/D2 где m — отношение площади отверстия диафрагмы к поперечному сечению газопровода; d и D — диаметры отверстия диафрагмы и газопровода.

Нормальные диафрагмы могут быть двух видов: камерные и дисковые. Для отбора более точных импульсов давления диафрагма размещается между кольцевыми камерами.

Плюсовый сосуд присоединяют к импульсной трубке, отбирающей давление до диафрагмы; к минусовому сосуду подводят давление, отбираемое после диафрагмы.

При наличии расхода газа и перепада давления часть ртути из камеры выжимается в стакан (рисунок выше). Это вызывает перемещение поплавка и соответственно стрелки, указывающей расход газа, и пера, отмечающего на диаграмме величину перепада давления. Диаграмма приводится в движение от часового механизма и делает один оборот в сутки. Шкала диаграммы, разделенная на 24 части, позволяет определить расход газа за 1 ч. Под поплавком помещается предохранительный клапан, который разобщает сосуды 4 и 5 в случае резкого перепада давления и тем самым предотвращает внезапный выброс ртути из прибора.

Сосуды сообщаются с импульсными трубками диафрагмы через запорные вентили и уравнительный вентиль, который в рабочем положении должен быть закрыт.

Силъфонные дифманометры (рисунок ниже) предназначены для непрерывного измерения расхода газа. Действие прибора основано на принципе уравновешивания перепада давления силами упругих деформаций двух сильфонов, торсионной трубки и винтовых цилиндрических пружин. Пружины — сменные, их устанавливают в зависимости от измеряемого перепада давлений. Основные части дифманометра — сильфонный блок и показывающая часть.

Принципиальная схема сильфонного дифманометра

1 — сильфонный блок; 2 — плюсовый сильфон; 3 — рычаг; 4 — ось; 5 — дроссель; 6 — минусовый сильфон; 7 — сменные пружины; 8 — шток

Сильфонный блок состоит из сообщающихся между собой сильфонов, внутренние полости которых заполнены жидкостью. Жидкость состоит из 67% воды и 33% глицерина. Сильфоны связаны между собой штоком 8. В сильфон 2 подводится импульс до диафрагмы, а в сильфон 6 — после диафрагмы.

Под действием более высокого давления левый сильфон сжимается, вследствие чего жидкость, находящаяся в нем, через дроссель перетекает в правый сильфон. Шток, жестко соединяющий донышки сильфонов, перемещается вправо и через рычаг приводит во вращение ось, кинематически связанную со стрелкой и пером регистрирующего и показывающего прибора.

Дроссель регулирует скорость перетекания жидкости и тем самым снижает влияние пульсации давления на работу прибора.

Для соответствующего предела измерения применяют сменные пружины.

Счетчики газа. В качестве счетчиков могут использоваться ротационные или турбинные счетчики.

В связи с массовой газификацией промышленных предприятий и котельных, увеличением видов оборудования возникла необходимость в измерительных приборах с большой пропускной способностью и значительным диапазоном измерений при небольших габаритных размерах. Этим условиям в большей мере удовлетворяют ротационные счетчики, в которых в качестве преобразовательного элемента применяются 8-образные роторы.

Объемное измерение в этих счетчиках осуществляется вследствие вращения двух роторов за счет разности давлений газа на входе и на выходе, Необходимый для вращения роторов перепад давления в счетчике составляет до 300 Па, что позволяет использовать эти счетчики даже на низком давлении. Отечественная промышленность выпускает счетчики РГ-40-1, РГ-100-1, РГ-250-1, РГ-400-1, РГ-600-1 и РГ-1000-1 на номинальные расходы газа от 40 до 1000 м3/ч и давление не более 0,1 МПа (в системе единиц СИ расход 1 м3/ч = 2,78*10-4 м3/с).

Схема ротационного счетчика типа РГ

1 — корпус счетчика; 2 — роторы; 3 — дифференциальный манометр; 4 — указатель счетного механизма

При вращении роторов между одним из них и стенкой камеры образуется замкнутое пространство, которое заполнено газом. Вращаясь, ротор выталкивает газ в газопровод. Каждый поворот ротора передается через коробку зубчатых колес и редуктор счетному механизму. Таким образом учитывается количество газа, проходящего через счетчик.

Ротор подготавливают к работе следующим образом:

  • снимают верхний и нижний фланцы, затем роторы промывают мягкой кистью, смоченной в бензине, поворачивая их деревянной палочкой, чтобы не повредить шлифованную поверхность;
  • затем промывают обе коробки зубчатых колес и редуктор. Для этого заливают бензин (через верхнюю пробку), проворачивают роторы несколько раз и сливают бензин через нижнюю пробку;
  • закончив промывку, заливают масло в коробки зубчатых колес, редуктор и счетный механизм, заливают соответствующую жидкость в манометр счетчика, соединяют фланцы и проверяют счетчик путем пропускания через него газа, после чего замеряют перепад давления;
  • далее прослушивают работу роторов (должны вращаться бесшумно) и проверяют работу счетного механизма.

При техническом осмотре следят за уровнем масла в коробках зубчатых колес, редукторе и счетном механизме, замеряют перепад давления, проверяют на плотность соединения счетчиков. Счетчики устанавливают на вертикальных участках газопроводов так, чтобы поток газа направлялся через них сверху вниз.

Турбинные счетчики.

В этих счетчиках колесо турбины под воздействием потока газа приводится во вращение; число оборотов колеса прямо пропорционально протекающему объему газа. При этом число оборотов турбины через понижающий редуктор и магнитную муфту передается на находящийся вне газовой полости счетный механизм, показывающий суммарный объем газа, прошедший через прибор при рабочих условиях.

Как измерить давление на выходе редуктора:

Те, кто пытался приобрести манометр для измерения низкого давления, знают что сделать это не так-то просто, да и цена на них не маленькая, 2000-3000 руб.
Как же измерить давление газа на выходе редуктора?
В этой статье мы расскажем вам о нескольких, достаточно бюджетных, способах.
Способ № 1:
Измерение давления с помощью U – образного манометра
U-образный манометр – это жидкостный манометр, состоящий из сообщающихся сосудов, в которых измеряемое давление определяют по одному или нескольким уровням жидкости.
В U-образных стеклянных манометрах свободный конец трубки сообщается с атмосферой, а к другому концу подводится измеряемое давление. Простейшая схема измерения давления жидкостным стеклянным манометром показана на рисунке:

Атмосферное давление Pатм воздействует на один конец U-образной трубки, частично заполненной рабочей жидкостью. Другой конец трубки с помощью различного рода подводящих устройств соединен с областью измеряемого давления Pабс. При Рабс > Ратм жидкость, находящаяся в части подведенного измеряемого давления, будет вытесняться в часть, соединенную с атмосферой. В результате между уровнями жидкостей, находящимися в разных частях U-образной трубки, образуется столб жидкости, высота h– измеряемое избыточное давление.

На рисунке показан U-образный жидкостный стеклянный мановакуумметр. U-образная стеклянная трубка 1 с помощью скоб 2 крепится на металлическом или деревянном основании 3. На нем же, между двумя трубками, установлена шкальная пластина 4 с нанесенной линейной разметкой. Трубка заполняется рабочей жидкостью до нулевой отметки относительно шкальной пластины.

Манометры для измерения низких давлений газов

Утолщения на концах стеклянной трубки предназначены для более плотного подсоединения резиновых шлангов.
При измерении избыточного давления к одному концу U-образной трубки подается среда измеряемого давления. Второй выход остается свободным и сообщается с атмосферой. Аналогичная ситуация происходит при измерении вакуумметрического давления. Симметричность линейной разметки на шкальной пластине обеспечивает применимость прибора для измерения избыточного и (или) вакуумметрического давления.
U-образные жидкостные манометры с водой в качестве рабочей жидкости могут использоваться как напоромеры, тягонапоромеры и тягомеры для измерения давления воздуха, неагрессивных газов в диапазоне ±10 кПа (100 mbar).

Вы можете купить готовый манометр со стеклянной трубкой. Также данный манометр можно изготовить собственными силами, используя прозрачную ПВХ трубку и линейку.
Естественно, что показания данного манометра будут в мм. водяного столба. Что бы перевести их в в другую величину воспользуйтесь конвертером в конце этой страницы.

Способ № 2:
Измерение давления с помощью бытового тонометра для измерения артериального давления

Давление можно измерить бытовым тонометром для измерения артериального давления.

1. Возьмите тонометр (не полный автомат, а тот в котором манжета накачивается с помощью резиновой груши).

2. Отсоедините грушу и подберите кусочек шланга, который выступит в роли переходника между редуктором и шлангом тонометра.

3. Соедините выход редуктора со шлангом тонометра (вентиль на баллоне должен быть закрыт)

4. Пережмите шланг идущий к манжете (можно воспользоваться струбциной, маленькими тисками или, сложив шланг несколько раз, перетянуть его ниткой).

5. Нажмите кнопку «Старт» на тонометре. Тонометр выполнит калибровку и через несколько секунд будет готов к измерению, на дисплее будет светиться «0»

6. Откройте вентиль на баллоне, тонометр покажет выходное давление редуктора в мм. ртутного столба. Обратите внимание на манжету, она не должна надуваться.

7.ЗАКРОЙТЕ ВЕНТИЛЬ НА БАЛЛОНЕ.

Чтобы перевести полученное значение в миллибары воспользуйтесь конвертером, расположенным в конце страницы.
Если у вас регулируемый редуктор и вам необходимо выставить определенное давление, выполните следующие действия:
— в конвертере величин введите необходимое значение в миллибарах
— определите соответствующее ему значение в мм. ртутного столба
— нажмите кнопку старт на тонометре, тонометр выполнит калибровку и через несколько секунд будет готов к измерению, на дисплее будет светиться «0»
— откройте вентиль на баллоне, тонометр покажет выходное давление редуктора в мм. ртутного столба
— регулируя редуктор, выставьте необходимое вам значение.
— закройте вентиль на баллоне
ВНИМАНИЕ!
Не используйте тонометр для постоянного (непрерывного) измерения давления газа.
Материалы, из которых сделан тонометр, не предназначены для длительного контакта со Сжиженным Углеводородным Газом.
Конвертер газовых величин:
Скоро мы расскажем еще об одном простом и недорогом способе измерения низкого давления

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *