Аналитика



ПетроМастер предлагает резину для спецтехники

moscow.petromaster.ru

Измерение расхода газа

ГЛАВА VIII

ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ГАЗА

С момента выхода из пласта и до поступления к месту использования (обычно в горелку) природный газ находится в непрерывном движении. Поэтому точный замер общего количества газа, прошедшего по данному трубопроводу за определенный промежуток времени, имеет большое значение.

Например, если при измерении расхода газа, транспортируемого по трубопроводу в количестве

8,5 млн. мъ)сутки, будет допущена погрешность в 1%, то при цене газа в 1,6 цента за 1 м3 это причинит поставщику или покупателю убытки в размере 0,5 млн. долл. за год.

Очевидная важность точного измерения объемов газа побудила различные технические ассоциации объединить свои усилия в разработке стандартов и методов количественного измерения, приемлемых как для потребителей, так и поставщиков газа. Большой интерес проявляется промышленностью также к диафрагмен-ным расходомерам [VIII. 17, VIII. 19, VII.9J. Американская газовая ассоциация (AGA) [VIII. 2], Американское общество инженеров-механиков (ASME) [VIII. 3], Калифорнийская ассоциация газового бензина (CNGA) [IV. 3] и Американская газобензиновая ассоциация (NGAA) [VIII. 5, VIII, 9] осуществили совместную программу изысканий и промышленных испытаний, целью которой была разработка стандартов на измерение расхода газа, обязательных для всех отраслей промышленности. Результаты этих работ опубликованы в 1955 г. в третьем докладе Комитета по измерению газа Американской газовой ассоциации «Диафрагменные расходомеры для природного газа» [VIII. 2].

Приборы, применяемые в настоящее время для измерения расхода газа, подразделяются на два типа: динамические и объемные (табл. VIII. 1). Для измере-

Таблица V111. 1 Основные типы газовых счетчиков

Динамическое измерение

Объемное измерение

Диафрагменные счетчики

Мембранные (гармо-

Счетчики с трубкой Вентури

никовые) счетчики

Счетчики с коническими на

Лабораторные мок

садками

рые счетчики

Измерители критического те

чения

Трубки Пито

Ротаметры

Штуцеры

ния больших объемов применяют в основном диафрагменные расходомеры. В этих счетчиках мерилом расхода является перепад давления в месте сужения. За исключением учета потребления газа в быту, почти при всех поставках количество газа измеряется диафраг-менными счетчиками, использование которых обусловливается почти во всех договорах на продажу газа крупным потребителям. Объемный счетчик механически получает определенный объем газа из вышележащего источника, измеряет этот объем и «сбрасывает» его в нижележащий трубопровод. Имеется много разновидностей счетчиков и замерных устройств специального или лабораторного назначения.

§ 1. ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ДИАФРАГМЕННЫМИ СЧЕТЧИКАМИ

В большей части газомерных установок для определения расхода газа применяются диафрагменные счетчики, Их преимуществами, обеспечивающими широкое распространение, являются точность, прочность, простота конструкции, монтажа и эксплуатации, широкие пределы измерения и низкая стоимость. Их применению способствует также наличие стандартных таблиц поправочных коэффициентов для диафрагменных счетчиков типовой конструкции.

1, ДИАФРАГМЫ

Отбор давления производится через просверленные отверстия во фланцах или в трубе. Сужение, создаваемое диафрагмой на пути потока, вызывает увеличение скорости и соответствующий перепад давления. Энергия давления практически полностью преобразуется в скоростной напор, но восстановление давления при замедлении движения газа после прохождения им диафрагмы является весьма неэффективным. На том же принципе основаны счетчики с трубкой Вентури и с соплами. Первые из них более эффективно преобразуют кинетическую энергию в энергию давления, чем вторые.

2. ВЫВОД ФОРМУЛ ДЛЯ ДИАФРАГМЕННЫХ СЧЕТЧИКОВ

Основой всех расчетов расхода для измерительных приборов, зависящих от динамических характеристик потока жидкости или газа, является общее уравнение энергии. Подобно уравнениям (VII. 1) или (VII. 2), его

(VIII. 3)


2ёс


в сечении 2, но скорость известна только в последнем, поскольку известен лишь диаметр отверстия диафрагмы, а диаметр сжатого сечения неизвестен. С помощью коэффициента расхода с учитывается разность обоих диаметров, а также тот факт, что скорость вычисляется по размеру отверстия диафрагмы, а не сжатого сечения. Коэффициент с всегда меньше 1,0. В уравнении (VIII. 2) этот коэффициент введен во второй степени, чтобы окончательное уравнение расхода могло включать с лишь в первой степени.

Для решения уравнения (VIII. 2) следует знать взаимозависимость между удельным объемом Vo и давлением р между точками } и 2. Но для реальных газов интегрировать эту зависимость слишком сложно. Так как разность давлений по сравнению с абсолютной величиной давления невелика, пользуются средним значением удельного объема о0 или средней плотностью (1, выводя эту переменную из-под интеграла как величину постоянную. После интегрирования уравнения (VIII. 2) получаем

Рг — Pi __

с2 (Ра — Pi) v0

Pi — Рг

Р


2


(VIII. 4)


(VIII. 1)


Г


Р*)Р


(VIII. 8)


i i i где Vo — удельный объем в м3/кг (величина, обратная плотности р); р — давление в кГ/м2\ v — средняя линейная скорость течения в м/сек; gc — коэффициент пересчета 9,81 (кг/кГ) (м/сек2)-, g— ускорение силы тяжести в м/сек2; х — расстояние по вертикали над нулевой отметкой в м; А — работа, производимая движущимся потоком, в кГ ¦ м/кг-, 1А — потери энергии на преодоление сил трения в кГ ¦ м/кг.

Для большей части измерителей разность высот dx между точками / и 2 равна нулю и, поскольку поток не производит работы, А = 0. выражает потери энергии на преодоление сил трения, вызванных вязкостью и турбулентностью движущейся среды. Эти потери можно выразить в форме, удобной для расчетов при измерении расхода газа, не применяя коэффи-2

циенты трения, f v0dp является мерилом гидростатиче-1 2 ского напора в области диафрагмы, a §.vdv/gc — это

скоростной напор. По манометрам аf (рис. VIII. I) определяют, во-первых, превращение гидростатического напора в скоростной в пунктах от b до с и, во-вторых, обратное превращение скоростного напора в гидростатический в пунктах от с до /.

Основным для диафрагм является следующее уравнение:

Эмпирический коэффициент с2 введен в уравнение для компенсации любых эффектов трения, которые могут происходить между точками / и 2. Наивысшая скорость и наинизшее давление в потоке, прошедшем через диафрагму, наблюдаются в сечении точки 3 (сжатом сечении). Диаметр струи в сечении 3 меньше, чем


Рис. VIII. 1, Течение через отверстие диафрагмы.

можно записать для потока, движущегося между двумя точками трубы (/ и 2 на рис.,VIII. 1):

2 2 2


= АIa,


- Рг) 2gc ¦Р*    ’

где pi и р2—давления в трубе и диафрагме в кГ/м\

р — плотность жидкости в кг/м?-, v — скорость жидкости в м/сек-, S — площадь трубы в м2;    g,. —

= 9-81^ -4*р=ад.

с в уравнениях (VIII. 4) или (VIII. 6) изменяется в зависимости от соотношения площадей Р, а также от расхода. На рис. VIII. 2 приведены значения с, найденные для жидкостей, в зависимости от числа Рейнольдса, исчисляемого для условий прохождения потока через диафрагму. Для жидкостей, движущихся со значительной скоростью, коэффициент расхода при истечении через отверстие диафрагмы становится равным 0,610; для сжиженных газов — см. в [VIII. II].

По уравнению (VIII. 4) можно определить vt или v2, введя в него функцию |3:


Скорость в линейных м/сек можно преобразовать в массовый расход в кг/сек посредством уравнения

r=poS.    (VIII.    5)

Подставляя уравнение (VIII. 5) в уравнение (VIII. 4) и учитывая, что v\ измеряется по площади трубы SI, а — по (отверстие диафрагмы), и вводя р = _5 , где D —диаметр диафрагмы, От — диа-

°т

метр трубы, получаем


(1-P‘)p

Эти формулы для однофазных потоков — жидкости или газа. Однако для природного газа производятся дальнейшие упрощения, позволяющие использовать простые коэффициенты.


Vt V (1-

/'(рГ

v2 уд с у (1


]/о22-»2=С    |/


или в более принятой форме


— Рг) Чс


(VIII. 7)


(VIII. 6)


при истечении жидкостей через остроконечное отверстие диафрагмы [VIII. 20].

d 1—диаметр    отверстия диафрагмы;

dг — внутренний диаметр труб.

расход в кг/сек-, 23,66 — 760 мм рт. ст. в м3.

Сочетая уравнения (VIII. 6), получаем


Г

У


3600 X 23,66 cS2


Q —


29т


(VIII. 11)


(VIII. 9)


1,033

Рь


Ftb =


Fpb =


288,7


где 29 — молекулярный вес воздуха; 7 — удельный вес газа (по воздуху); р — давление в кГ/м2; R — газовая кГ -м

постоянная, 848 M0J]bТ — абсолютная температура в

°К; z — коэффициент сжимаемости.

Средние давления, температуры и коэффициенты сжимаемости должны определяться для условий, имеющих место между точками 1 и 2 (рис. V111. 1). Давление обычно замеряют либо перед диафрагмой, либо после нее, среднюю температуру потока — по температуре застойной зоны.

Если формула диафрагменного измерителя предназначается для тысяч повседневных расчетов, их процедура должна быть особенно простой. Подобное упрощение обеспечивается разработкой ряда поправочных коэффициентов, сведенных для удобства в таблицы.

Чтобы выразить уравнение (VIII. 6) в единицах измерения параметров природного газа, сделаем следующие преобразования;

W X 3600 х 23,66 Q =-щ—----(VIII.    10)

где Q — расход газа при 15,6° С и 760 мм рт. ст. в лг3/ч; 7—удельный вес газа (воздух = 1,0); W—массовый


3. ФОРМУЛЫ ДЛЯ ДИАФРАГМЕННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ РАСХОДА ПРИРОДНОГО ГАЗА

Для газов среднюю плотность входящую в уравнения (VIII. 4) и (VI11. 6), можно выразить в единицах давления, температуры и коэффициента сверхсжимаемости:

29


Р zRT


3600 X 23,66 У10000 V 19,62cS2

я - rWV^WPWTVT^W lV1"'131

где h в мм вод. ст.

По этому уравнению определяют расход, измеренный при стандартных в газовой промышленности США условиях (15,6° С и абсолютное давление, равное 1,033 ат). Поскольку стандартными могут быть другие условия, для соответствующего пересчета берут следующие коэффициенты;


/29/?>/7/Г/г/1 — P4^(Pl Р2)Р

(VIII. 12)

Разность давлений до и после диафрагмы измеряется в мм вод. ст. Ее принято обозначать h.

Среднее давление р измеряется не в кГ/м3, а кГ/см2. Тогда


Принято устанавливать величину Q для температуры нотока в 15,6° С относительного удельного веса ‘газа,


/1-Р1

3600 х 23,66 /2 х 9,81cS2


(Pi — Ps) 29 2Sc Jrt--


для Т. в °К.


объем 1 моль газа при 15,6° С и (VIII. 9),    (VIII. 10) и


равного 1,0, и коэффициента сжимаемости г = 1,0. этому в формулу вводят стандартные величины


(V111. 14) т х


V '1Тг


3600 х 23,66/10000/19,62fS2 /Й /848/Щ7/Г^Р~


Q =


(V111. 15)


Числовые коэффициенты и значения постоянных с, S2 выражают через один коэффициент Fh. Другие


Р-

коэффициенты определяются следующим образом: коэффициент температуры потока


288.7


г„-Ъ


коэффициент удельного веса


V?

емост

v¦


таким образом: (VI11. 16)


(VIII. 17)


Величины Fh, выведенные на основе из- рения; F рЬ — коэффициент стандартного давления (Fpb


где S2 — площадь отверстия диафрагмы в см1.

Обычно давление и температуру замеряют до диафрагмы. Расширение газа при прохождении через диафрагму является по существу адиабатическим. В этих условиях плотность потока изменяется, поскольку изменяются перепад давления и адиабатическая температура по уравнению [VIII. 70]. Для внесения поправок на это изменение плотности в формулу вводят коэффициент расширения Y, вычисленный для адиабатического и обратимого случаев. Величины г или Fpu определяют по давлению и температуре, измеренным до диафрагмы. В современной практике вычислений влияние расширения на температуру и давление в этой связи не учитывается.

Величина с, а следовательно, и Fb колеблются в зависимости от числа Рейнольдса и соотношения диаметров р. При сравнительно высоких скоростях в местах сужений эти изменения невелики. Они учитываются коэффициентом Ff. Величина Fb для данного сужения принимается


за постоянную, мерения газовых потоков, приведены в табл. П, 10 (для фланцевого или трубного соединения). При пользовании этой таблицей следует учитывать равенство Fb=Qfi2\\9>Fbгде Fbm — табличные данные.

Пример

Вычислить, пользуясь величинами с для жидкостей, Fb для трубы внутренним диаметром 146,3 мм при диаметре отверстия диафрагмы 25,4 мм и числе Рейнольдса, равном 10е, во время прохождения жидкости через отверстие диафрагмы. Сравнить найденную величину с величиной, указанной в табл. П. 10.

Решение

Для Re — 10е по рис. VIII. 2экстраполяцией определяем С 0,61.


Fh = 1-416


/1-Р*


cS2


Q=-FbFtbFpbFtf/Pv Vhp,


коэффициент сверхсжимаемости газа

т

г

Уравнение (VIII. 15) преобразуется


л X 2,542 ^2 ='--4-= 5,07 см2,

п    2,54

Р = 14673 = 0,17358,

Р4 = 0,09078, 1 —    Р4    = 0,90922,

,    °,61 X    5,07

Fb = 1,416 —= 4,592. ь    V0,90922

В табл. П. 10 указаны следующие величины: для трубного соединения    = 204,84;    тогда    Fb = 0,02118 х

X 204,84 = 4,338; для фланцевого соединения Fbm = = 200,96, тогда Fb = 0,02118 х 200,96 = 4,256.

Коэффициент с = 0,61, взятый по рис. VI11. 2 для жидкостей, завышен.

Для трубного соединения с = 0,577, для фланцевого 0,566.

Измеряемый перепад давления зависит от плотности газа, воздействующего на столб ртути. Поскольку тарировка обычно производится при атмосферном давлении или давлении, близком к нему, следует ввести поправку на плотность газа при высоком давлении. Этот поправочный коэффициент


= 1,033/рй); F — коэффициент стандартной температуры (Fth - Ть/288,7; Ть в °К); Ftf — коэффициент температуры потока (F^ =/г28С8ДТ ^ в °К); FSК0ЭФ' фициент удельного веса газа равен /1/7; Fpv — коэффициент учета сверхсжимаемости (Fpv = /l/z); Fm — коэффициент поправки показаний манометра.

Таблицы этих коэффициентов разработаны AGA (VIII. 3), в сокращенном виде они представлены в приложении (табл. П. 10—П. 19).

Для определения расхода газа через диафрагменныи счетчик по указанному выше уравнению и таблицам AGA необходимо знать следующие величины: диаметр трубы, отверстия диафрагмы, перепад давления, вызываемый


где —плотность ртути, а — плотность жидкости

или газа, воздействующего на столбик ртути в счетчике. Поправочные коэффициенты F для газа приведены в табл. П. 19, составленной по данным AGA. Для всех природных газов при абсолютном давлении 70 am и ниже величина поправки составляет менее 0,4%.

Полное уравнение диафрагмы, приведенное в третьем докладе AGA, таково:

Q = FbFrYFpbFibFifFgFpvFm VW. (VIII, 18)


где Q — расход газа, измеренный при стандартных температуре и давлении, в м3/ч\ h — перепад давления, образованный сужением, в мм вод. cm при 15,6°С; р — абсолютное статическое давление (давление до сужения) в кГ/см2\ Fb — основной коэффициент расхода при истечении из отверстия диафрагмы, зависящий от диаметра трубы, диаметра отверстия диафрагмы и типа сужения (берется по таблицам); Fr — коэффициент поправки на число Рейнольдса; Y — коэффициент расши-


Ptfg


сужением, давление газа в трубе перед диафрагмой, температуру потока, удельный вес газа, содержание углекислоты и азота в газе, тип отъема давления (фланцевое или трубное соединение),

П р и м е D

Вычислить суточный расход природного газа через диафрагму при следующих условиях.

Барометрическое давление абсолютное 1,019 ат; диаметр трубы 303,2 мм; диаметр отверстия диафрагмы 101,6 мм; перепад давления на диафрагме 685,8 мм вод. ст.; статическое избыточное давление по манометру 47,6 ат; температура потока 23,9° С, удельный вес газа относительно воздуха 0,63; мольная доля СОг 0,013; мольная доля N2 0,031.

Тип счетчика — с фланцевым соединением.

Стандартная температура 15,6° С или 288,8° К.

Стандартное абсолютное давление 1,033 ат.

Решение

Qc = ШЬрг У FtbFpbFtfFgFpvFm У hP м3/су тки,

Vhp = У685,8 (47,67 + 1,02) = 182,7.

По табл. П. 10 для фланцевого соединения F Ьт = = 3620, тогда Fb = 0,02118 X 3620 = 76,672.

Т Тг-


1,336 х 0,0206

1,3366

F'=x+vW = l +

определяем по табл. П. II).

У является функцией Р:

d 101,6

Р — D — зпя 9 — °'335,


-= 1,00015

182,7


303,2 h ш Р '

0,00277


I также функцией 0,00277 h

685,8


0, 002/ 7 - U,UUii 1 -gg ¦

По табл. П. 12 интерполяцией определяем У = -09996; Fib =1,0 (поскольку расход замеряется при

15,6° С); F,


1,033

= 1,0055; Fit =0,9859 (по табл.

' рЬ = Тдш = ‘’иии',; ГЧ

П-14); Fg — 1,2599 (по табл. П. 13).

Для определения Fpo по методу, рекомендованному в третьем докладе AGA, необходимо вначале найти поправки на температуру и давление для 7=0,63; *Со =0,013; = 0,031.

По табл. П. 17 определяем АТ f/g=H —0,472*,.— 0,793л:,, = 0,630 — (0,472 X 0,013) — — (0,793 X 0,031) = 0,599,

По табл. П. 17 путем интерполяции находим, что

1.8ДГ = 0,5, ЛТ = 0,28° С.

По табл. П. 16 определяем Ар.

13,84лс + 5,420жл = 0,630— (13,84 X 0,013) +

+ (5,420 X 0,031) = 0,618.

По табл. П. 16 интерполяцией находим, что 14,ЗДр = = 0,57 или Ар =0,04 кГ/см2 при f pg = 0,618.

Скорректированная температура равна 23,9 + 0,3 = = 24,2° С.

Скорректированное избыточное давление равняется 47,67 + 0,04 = 47,71 ат.

Из табл. П. 15 путем интерполяции определяем Fpv=1,0504; по табл. П. 19 /7,„ = 0,9985; Q = 24 X 0,02118 X X 3260 X 1,00015 X 0,9996 X 1,0055 X 0,9859 X 1,2599 X X 1,0504 X 0,9985 X 182,7 = 396600 м3/сутки.

Коэффициент FpU учитывает поправку на отклонение от законов идеального газа.

Его величину можно определить по табл. П. 15 — П. 17 при помощи метода, рекомендованного в третьем докладе AGA (см. предыдущий пример). Можно применять также методы и таблицы CNGA [IV. 3].

Fpv можно вычислить по значению г. Методы расчета приведены в главе IV. Разница величин, FpVt вычисленных по каждому из трех методов, для газа к = 0,63 не превышает 1 %.

Если необходимо определить F рх1 для определенных групп газов, легко вывести суммарный коэффициент, который бы учитывал поправку на удельный вес, температуру и сверхсжимаемость, как это сделано в [VIII. 9]. Поскольку Fpv зависит от удельного веса газа, температуры и давления, величина суммарного коэффициента будет столь же точной, как и величина отдельно взятых коэффициентов, но при этом вдвое уменьшится число данных, которые необходимо заимствовать из таблиц, а также число умножений:    _

ч’Гг

5. ВЛИЯНИЕ КОНДЕНСАТА, СОДЕРЖАЩЕГОСЯ В ИЗМЕРЯЕМОМ ПОТОКЕ ГАЗА

Газ, транспортируемый по магистральным трубопроводам, редко содержит конденсат. Однако в газе, выходящем из скважин при высоком давлении, можёт содержаться существенное количество как - углеводородного конденсата, так и воды. Для определения влияния конденсата при давлении 100 ат были проведены испытания [VIII. 5] на горизонтальном и вертикальном трубопроводах диаметром 4" с последующим разделением и измерением потоков обеих фаз. На рис. VIII. 3 показаны поправочные коэффициенты, являющиеся отношением расхода, определенного путем сложения результатов раздельного замера расхода газа и конденсата, пересчитанного в объем газа, к расходу, вычисленному по показаниям счетчика суммарного потока.

Изучение соотношений рVТ газов, вступающих в двухфазную область [VIII. 9], показало, что коэффи-

~ а 200 ш боо 800 woo 1200 mo

Содержание конденсата,см33

Рис. VIII. 3. Поправка на содержание конденсата в измеренном потоке газа, поправочный коэффициент —

K»jn3cyxoro газа + жидкость в пересчете на газ н*м3 по счетчику для двухфазного потока

циент сжимаемости дает достаточно четкое представление о суммарной плотности двухфазного потока. Для измерителей, работающих под давлением 70 ат и выше, при использовании для расчетов F vp , величина которого определена по удельному весу суммарного потока, содержание углеводородного конденсата в количестве 125—250 см3 на м3 газа может быть приведено к объему газа. Это поведение углеводородных систем объясняет малую величину поправочных коэффициентов при низком содержании жидкой фазы (рис. VIII. 3).

6. ЗАМЕРНЫЕ УСТАНОВКИ


Характер течения газа через отверстие диафрагмы и возникающий перепад давления зависят в определенной степени от структуры потока на подходе к диафрагме. При асимметричном профиле скоростей перепад давления будет иным, чем при симметричном. В соответствии с этим расчетные формулы должны строиться для таких условий течения, которые можно должным образом охарактеризовать и воспроизвести. Вообще необходимо устранить нарушения в потоке на подходе к диафрагме, чтобы характер течения зависел только от диаметра трубы и расхода.


-- А —*

'"I

-=:-

-V


Рис. V111.4. Струевыпрямитель трубчатого типа (Комитет AGA по измерению газа, доклад № 3).


Для обеспечения однородности в работе диафраг-менных счетчиков определенные габариты труб, в которых устанавливается сужение, стандартизуют. Неправильную структуру потока, являющуюся следствием возмущений в трубопроводе, можно устранить, преобразовав поток в характерный для прямой трубы при помощи струевыпрямителей, устанавливаемых в трубе на некотором расстоянии до сужения. Струевыпрямитель может быть трубчатым (рис. VIII. 4). По техни-


' -С- О

о 0)    0,2    0,3    0,4    0,5    0,6    01    0,8    /3


- А —-

--8

......... - * .

Рис. VIII. 5. Различные варианты установки струевыпрямителей.

а —с одним коленом до счетчика: б — с двумя коленами до счетчика, расположенными в различных плоскостях; в — с задвижкой или регулятором. установленными до счетчика; ? — соотношение между диаметрами отверстия диафрагмы и трубы.

I — диафрагма; 2 — струевыпрямитель; 3 — регулятор»

ческим условиям AGA максимальный диаметр а вставляемых трубок не должен превышать одной четвертой внутреннего диаметра трубы D, площадь поперечного сечения А любого прохода между вставляемыми трубками не должна превышать одной шестнадцатой общей площади поперечного сечения трубы и длина L в 10 раз должна превышать диаметр а. Струевыпрямители могут быть не только трубчатыми. Размеры их также могут быть весьма различными. Обязательным условием является лишь симметричность расположения их в трубе.

Технические условия AGA предусматривают минимально необходимую длину прямого участка трубы до и после диафрагмы в зависимости от степени возмущения потока на подходе к сужению, от того, применяются ли струевыпрямители, и от максимального диаметра диафрагмы. Длины А и В для различных величин р в случае, когда сужению предшествует лишь один поворот трубы, показаны на рис. VIII. 5. Здесь же приведены минимально необходимые размеры А и В для случая двух поворотов трубы, расположенных не в одной плоскости, и для случая, когда перед сужением находится задвижка или регулятор. Аналогичные графики имеются [VIII. 2] для тех случаев, когда перед диафрагмой расположены переводники или два колена. Часто при установке счетчика приходится учитывать вероятность повышения расхода газа. В связи с этим необходимо обеспечивать возможность применения диафрагм с отверстием такого диаметра, при котором Р было бы не менее 0,6.

7. ДИАФРАГМЫ СЧЕТЧИКОВ

Когда при данной диафрагме и данном расходе счетчик не в состоянии показать уже перепад давления, диафрагму заменяют. Пределы расхода для одной диафрагмы составляют 2: 1 при измеряемом перепаде от 500 до 2500 мм вод. ст. Типовая диафрагма показана на рис. VIII. 6, а. Диаметр отверстий диафрагм, измеренный с точностью до 12,7 мк, обычно штампуют на ушке.

Специальные устройства обеспечивают быструю смену диафрагм под давлением (рис. VIII. 6, б). Влияние скопления гидратов или инородных частиц близ диафрагм рассмотрено в [VIII. 10].

8. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

Для измерения температуры часто применяют ртутные термометры, вставляемые в карман либо после диафрагмы на расстоянии, превышающем длину В, либо до струевыпрямителя на расстоянии, равном диаметру трубы. При необходимости непрерывной регистрации температуры применяют регистрирующие термометры с чувствительным элементом, вставляемым в карман.

9. РЕГИСТРИРУЮЩИЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ

Регистрирующие приборы можно устанавливать для каждого сужения и монтировать в приборном помещении для группы сужений. В заполненную ртутью U-об-разную трубку счетчика помещают поплавок, который приводит в действие перо, записывающее перепад давления. Элементом, регистрирующим давление, служит видоизмененная пружина Бурдона.

Элементы для регистрации перепада давления рассчитаны обычно на перепад в 1270 или 2540 мм вод. ст. Элементы для регистрации давления выпускаются с различными пределами показаний: от 0 до 35 ат, от 0 до 70 ат, от 0 до 140 ат и т. д.

Имеются диаграммы для записи показаний счетчиков двух основных типов: с прямой записью перепада в мм вод. ст. и давления в атмосферах; и диаграммы, на которые наносятся квадратные корни величин перепада и давления.

Вращение диаграмм с необходимой скоростью обеспечивается часовыми механизмами. Обычно один оборот совершается за сутки или иной отрезок времени.


Рис. V111. 6. Диафрагмы.

я — стандартная; б


- общий вид устройства, обеспечивающего смену диафрагмы под давлением.

репады давления в области пульсации, ограниченной течками АВ на кривой уравнения сужения. Расходомер может зарегистрировать средний перепад, характеризующийся прямой АВ, хотя в действительности расход изменяется как корень квадратный перепада вдоль кривой от А до В. При вычислении расхода по перепаду в точке С получают величину Е, которая выше действительной величины D. Устранить ошибку мог бы счетчик, реги-стрирующий среднеквадратичный перепад ]^(/i2)cpj поскольку квадрат перепада является линейной функцией расхода. График (рис. VIII. 9), выражающий


Рис. vm. 7. Интегратор для обработки диаграмм счетчиков.

10. ЧТЕНИЕ ДИАГРАММЫ

На диаграммах также записывают диаметр трубы, диаметр отверстия диафрагмы, удельный вес газа, температуру и величину F/,. Перепад обычно колеблется, поэтому принято брать среднюю величину по записи за определенный промежуток времени. Обычно для обработки диаграмм используют интеграторы (рис. VIII. 7).

11. ПУЛЬСАЦИЯ

Многие счетчики расположены близ компрессорных станций. Та или Иная степень пульсации потока возникает при работе группы поршневых компрессоров. Волны давления, вызванные выбросом газа из компрессора, движутся со скоростью звука. Наибольшая пульсация давления возникает при совпадении выхлопных тактов нескольких компрессоров.

Пульсация приводит к ошибкам при измерении. Этому вопросу посвящены многочисленные исследования [VIII. 4, VIII. 6, VIII. 7, VIII. 8, VIII. 12, VIII. 14,

VIII. 15, VIII. 18, VIII. 19]. Счетчик показывает, что через отверстие диафрагмы проходит больше газа, чем это происходит в действительности. Зависимость между скоростью потока и перепадом давления, создаваемым диафрагмой, показана на рис. VIII. 8. Рассмотрим пе-

Расход

Рис. VIII. 8. Схема возникновения ошибки при измерениях в пульсирующем потоке.

— средний перепад давления по счетчику: 2 — действительный средний перепад давления; 3 — действительный расход; 4 — расход по счетчику.

Ри-c. VIII. 9. Ошибка в показаниях диафрагменных счетчиков, вызванная пульсацией.

ошибку измерения вследствие пульсации, был предложен Хардвеем (Hardway) [VIII. 7]. Он высчитал ошибку математически, исходя из предположения, что волны давления имеют правильную форму: синусоидальную, квадратную и пилообразную. Он сопоставил hrms и ЛСР и вычислил ошибку:

100 lhrmsY

Ошибка =    ( т—J [%].    (VIII. 20)

'ер 1

При небольшой пульсации ошибка одинакова для всех трех форм волн. При большей пульсации волны различной формы дают различные кривые, но вскоре наступает момент, когда направление потока, движущегося через отверстие диафрагмы, начинает меняться. В этих условиях уже нельзя ввести поправку, потому что расход здесь вообще не следует уравнению диафрагмы.

Для измерения среднеквадратичного перепада hrms имеется специальный прибор [VIII. 7]. Колебания давления преобразуются в переменный ток при помощи датчика давления типа тензометра. Переменный ток усиливается и измеряется тепловым миллиамперметром. Этот прибор измеряет количество тепла в сопротивлении, пропорциональное среднеквадратичной величине силы тока.

Рис. Vlll. 10. Механический пульсометр [VIII. 12].

/ — присоединение к впу-сковой стороне отвода счетчика; 2 — присоединение к выпускной стороне отвода счетчика.


'/вПО

6350

5080

3810

2540

2280

2030

1770

1520

то

ют


510

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

сэ о о OSS'S    С>

С-~ C\J Г-. ^ ОЭ -Э~    Гк-

сэ csj lr)

Перепад давления по счетчику,

ММ бод. С/77


§5

U Со

Qj _ .

>гХэ

3 О

Oj S 5


Рис. VIII. 11. Соотношение между перепадом давления по счетчику и показаниями пульсометра, дающее ошибку в 1%. Линдаль (Lindahl) [VIII. 121, Стирнс (Stearns) и другие rvill. 191-


Рис. VIII. 12. Диаграмма объема уравнительного резервуара — амплитуды пульсации для глушителя из одного резервуара.

Vc —¦ емкость уравнительного сосуда:    объем    газа,    прохо-

дящего за ход поршия; Г( — отношение времени открытия клапана к периоду хода поршня;


% толчка =__пик™°-е- Деление- 100; т - соотношение

среднее абсолютное давление

ееличин удельной теплоемкости.


Механический пульсометр (рис. VIII. 10) состоит из двух камер А и В, разделенных сильфоном С. Эти камеры соединяются с линиями отъема перепада давления, идущими к счетчику. В камере, присоединяемой к плюсовой линии, находится спиральная пружина D, натяжение которой регулируется вручную маховичком Е. Электрические контакты в камере В позволяют регулировать натяжение пружины до тех пор, пока сильфон не перестанет реагировать на пульсацию. Натяжение пружины постепенно повышают, пока не разъединится контакт. Это свидетельствует о том, что сильфон занял стандартное положение и что натяжение пружины компенсирует максимальный перепад давления. Шкалу F можно тарировать по манометру.

На основе экспериментальных данных, дополненных теоретическими расчетами,    была    составлена    Vo

кривая сопоставления показаний пульсометра с пока- у заниями счетчика (рис. VIII. 11), выражающая ошибку при измерении, равную 1% [VIII. 12]. Область ниже кривой соответствует ошибкам, допущенным при измерении вследствие пульсации меньше 1%, а область выше кривой — ошибкам более 1%.

13. УМЕНЬШЕНИЕ ПУЛЬСАЦИИ

Объем системы трубопроводов между компрессорами и счетчиками является важным параметром при расчете измерительных установок, расположенных близ компрессорных станций. Величина толчка определяется в общем соотношением между объемом газа, поступающим в систему или выходящим из нее при работе клапана компрессора, и объемом этой системы. Обычно для глушения пульсации в трубопроводе между счетчиком и компрессором предусматривают уравнительный сосуд. Расчет подобной системы, обеспечивающей снижение пульсации до минимума, ведется на основе безразмерного числа Ходгсона (Hodgson) [VI11. 15].

vf(Po~P\)

Число Ходгсона =--• (VI11. 21)

где V—объем всей системы трубопроводов (канала потока) между счетчиком и компрессором в л3; f — частота пульсаций (число цикл/сек) в 1 /сек; р0р\— перепад давления между местом врезки сужения и уравнительным сосудом в кГ/см3; W7 — расход в кг/сек; v — удельный объем газа в м3/кг\ р — давление в уравнительном сосуде в кГ/см2.

Малые значения числа Ходгсона соответствуют малым ошибкам измерения. Однако вывести прямое соотношение между числом Ходгсона и степенью ошибки при измерении расхода газа в трубопроводах невозможно.

При определении объема уравнительных сосудов, подключаемых к обвязочным трубопроводам компрессорных станций, рекомендуется принимать число Ходгсона равным от 1 до 3. Хотя формула не учитывает различия между объемом трубы и объемом уравнительного


I ступень

_ и ступень

Ш ступень

ОООООО

ОООООО-

ООО ООО:




О \J I

Эксплуатационные условия,


Эксплуатационные условия, 0 81+ млн мЗ/сутки

всасыьануе

ВыкиО

Дадление,ат

31

!05

температура,ес

27

110


Эксплуатационные условия, 1,17млн. м*/ сутки

Всасывание

ЬыкиО

Давление ат

1

7,7

Температура, °С

32,22


UJ

I


компрессор#6 компрессор компрессора компрессор из компрессор н? компрессор #1

i- [Обычная ко* . СистемаЩРi    i

-------jwi


24


Всасы6а»ие 8biK ад

Ьсасыдание

въ/кад


Ju


g4о


Коллетор ь< I ступени


45-0


41 • 0


зшп


IS


-fl-


=Jt


18* >?' ^SogoiiiHas ^"c'ucme^a IDP-W‘ >6’ >2' LKOHcmpyuup    Система 1ДР <S" ’6" *2'

^вЛ'Ёj

Jl.    i,i'-    o'--------


W


T


41-o'

41 '-o'


i*70 -

ug'-o’


коллектора

Псгпупени


jjClL------flL


r.


л=.


14 ***    '    конструкция-^    ^система    I    DP'i

¦It*K-1?"-6"


Обычная кон-    ,    e

»ne, я *    /стрцкция 10” / Система ID P -1Q - 8

Ю


Всасывание С

96-0


dh


4>-


Выкид


коллекторы Ш ступени


Обыичар гонстоухци»

' Обы


Рис. VIII. 13. Сопоставление конструкции, обеспечивающей уменьшение пульсации, с обычной.

/— ... ступень; 2 — всасывающие и выкидные отводы; 3 — антипульсационная конструкция, отвод диаметром ... мм; 4 — обыч'

пая конструкция, необходимый отвод диаметром мм\

5—- б--7------

Рабочие условия 1-й ступени    Рабочие    условия    2-й    ступени    Рабочие    условия    3-й    ступени

11 327 ООО м3/сутки    1 132 700 м*/с утки    8 495 ООО м*/сутки

Всасыва-I ние

i

Выкид

Всасыва*

ние

Выкид

Всасыва

ние

Выкид

Избыточное давление, ат......

Температура, °С . .

1,05

32,2

7,7

104,4

Избыточное давление, ат ......

Температура, °С . .

7,03

26,7

32,34

104,4

Избыточное давление, ат......

Температура, °С . . .

31,64 26,7

105,45

110,0

в — ось; 9 — коллекторы симметричны относительно оси, каждый из них обвязывает 12 компрессоров; 10 — компрессор №; 11 — кол* лекторы... ступени; 12— всасывающий; 13 — выкидкой; 14— переводник ... ли X ... мм\ 15 — обычная конструкция ... мм\ 16 — антипульсационная конструкция... мм\ 17— обычная конструкция не отличается от антипульепционнон; 18 — план у коллекторов.

сосуда, известно, что при одном и том же объеме наиболее эффективным является уравнительный сосуд с отношением длины к диаметру, равным 2:1, при диаметре, в 2 раза превышающем диаметр трубы.

Небезынтересно знать заранее, какой будет пульсация давления в трубопроводе. Чилтон и Хэндли (Chilton and Handley) [V111.6] приводят номограмму, связывающую процент пульсации с объемом системы, производительностью компрессоров, свойствами газа и характеристикой компрессора (рис. VIII. 12).

При проектировании компрессорных станций, расположенных близ замерных установок, можно избрать такую схему расположения трубопроводов и такой диаметр, которые при наличии уравнительного сосуда обеспечат снижение пульсации до минимума. На рис. VIII. 13 обычная схема сопоставлена со схемой, включающей глушитель пульсации (уравнительный сосуд). Часто уравнительные сосуды располагают непосредственно над компрессорами. Схема уравнительного сосуда приведена на рис. VIII. 14. Если в действующей системе обнаруживается чрезмерная пульсация, Tot произведя измерения мгновенных колебаний давления, можно спроектировать уравнительные сосуды, способные довести до минимума влияние пульсации [VIII. 4,

VIII. 18]. Однако методы подобного расчета весьма

Рис. V111. 14. Разрез уравнительного резервуара (глушителя пульсации).

1 — входной патрубок; 2 — первичная камера; 3 — разделительная перегородка; 4 — вторичная камера;

5 — соединительная трубка; 6 — выпускной патрубок.

сложны и нуждаются в усовершенствовании по мере накопления знаний о данной проблеме. При значительной пульсации точность измерений может зависеть и от конструкции отводов от диафрагмы к манометру [VIII. 21]. Использование в этих отводах «антипульсаторов» или глушителей может уменьшить влияние пульсации на точность измерений, но не способно решить проблему в целом.

§ 2. ИЗМЕРИТЕЛИ КРИТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ

Измерители критического течения применяются в том случае, когда газ можно выпустить в воздух, или же при большом перепаде давления. Этот прибор очень прост (рис. VIII. 15). При его использовании в вычислениях применяют лишь такие параметры, как давление и температура потока до диафрагмы, удельный вес газа и диаметр отверстия диафрагмы.

Критическое течение возникает при превышении критического соотношения давлений и достижении в горловине насадки скорости звука. Для идеальных газо.ч критическое отношение давлений определяется по уравнению

(VIII. 22)


Pl~\k + \l

(VIII. 24)


М = 427


где р„ — давление в горловине (минимальном сечении) насадки; р\ — давление перед диафрагмой; k = Cp/Cv.

Для воздуха рп = 0,528

Для природного газа удельного веса 0,6 k = 1,299 и р„ = 0,546рь

Уравнение течения идеального газа в сужающейся насадке (считаем процесс адиабатическим) можно вывести из уравнения (VII. 1).

Для идеального газа при адиабатическом процессе

P\Vk\ — pVk = const. Уравнение состояния реальных газов pV = znRI.

Для идеальных газов

2

(VIII. 23)

ЯСРЧТ М '

Рис. VIII. 15. Конструкция измерителя критического течения, диаметром 2" Ро,улинса и Шеллхардта

(Rawlins and Sehellhardt) [VII. 32].

/—11 витков на 25 мм; карман термометра (трубка ?>иар -= 11,1 мм, Двн = 7,9 мм. вваренная в трубу); 2— срезы под гаечный ключ; 3 — стандартная трубная резьба; 4 — углубление для гаечиого ключа; 5—11 витков на 1"; 6 — отвер-с-№ё для кармана термометра диаметром 11.1 мм; 7 — отверстие и патрубок диаметром 12,7 мм со стандартной трубной резьбой; Ь — отверстие и патрубок диаметром 6,3 мм со стандартной трубиой резьбой для присоединения вентиля.

где Д / — повышение энтальпии в кГ ¦ м/кг; С — удельная теплоемкость в ккал/кг - °С; М — молекулярный вес.

Одновременное решение этих уравнений при q =0 (адиабатическое течение), /1=0 (работа не производится) и Лх = 0 (горизонтальный поток) дает


Коэффициенты для измерителя критического течения и для штуцерной трубки (чок-ниппель) [VII. 32]


(VIII. 26)

Диаметр отверстия диафрагмы, мм

Величина С

диаметр измерителя критического течения, дюймы

2 | 4

Штуцерная

трубка

1,587

0,448

2,381

0,986

3,175

1,852

1,837

4,762

4,254

4,245

5,556

5,871

6,350

7,602

7,326

7,794

7,937

11,69

12,83

9,525

16,63

16,47

17,99

11,112

23,84

25,03

12,700

29,93

29,46

33,14

15,875

45,28

45,89

52,84

19,050

66,12

65,77

76,73

22,225

90,93

89,44

25,400

119,6

116,5

28,574

153,1

146,8

31,749

193,3

181,1

34,294

237,4

218,2

38,099

294,6

260,0

44,449

355,2

50,799

469,2

57,149

601,5

63,499

754,4

69,849

934,0

76,199

1148,0


/


(k-m


]+»:• (VIII. 25)


CpTj

29-f


2 (РЛ

i \Pi)


427 х 2gi


v2 =


Для идеальных газов Zz/Zi — 1.

Это уравнение выражает скорость в отверстии диафрагмы (V2 в м/сек) как функцию давления, но не ставит каких-либо ограничений в отношении степени расширения. Когда отношение Р2/Р1 в суживающемся насадке достигнет рн/рь газ не будет больше расширяться, поскольку скорость его движения в насадке будет равна скорости звука. Для адиабатического и обратимого процессов течения , идеального газа температура потока определяется уравнением


(*— 1)/*


Скорость можно выразить в стандартных м3/ч, пользуясь уравнением

Рг Ть 1

Q = v2F2 х 3600 — 7jr — ¦ (VIII. 27) Pb 1 2 г2

При этом учитывают отклонение свойств газа от законов идеального состояния. Принимая за стандартное абсолютное давление р^> = 1,033 ат н за стандартную температуру 289° К, получаем

3600 х 289 F2p2 Q -------------


X


1.033Г,


z2


Величину С можно вычислить по уравнению (VIII. 28). Роулинс и Шеллхардт не вносили в результаты, полученные при использовании измерителей критического течения, поправок на отклонение газа от законов идеального состояния, т. е. они принимали, что zi =Zi = 1,0. Их измерения производились на газовой скважине, давление на устье которой после закрытия составляло 32,75 ат.

Критические коэффициенты расширения и скорости звука для компонентов природного газа приведены в табл. VIII. 3.

Таблица VII1.3 Коэффициенты критического расширения


/


- 1 )/* т

«хъ'-бгЧ'-го ]+-•

(VIII. 27а)

Из уравнений (VIII. 27а), (VIII. 26) и (VIII. 22) (опускаем член vf за его малостью) получаем

36 00 х 289 /Ш32 /427 F2 /сГ„


X


1,033/29 г2 /ч7\

Ш~'4


У


k + 1 — 2 z2/zx


(VIII. 28)


Pi-


X


k+ 1

Проще это уравнение можно записать так: cPi


Газ

о

Л

**

О

а?

Л)

а

и * *

?

а

S

а.

с

a

о ч 112 л» я

Рн

Pi

7,00

1,410

0,528

4,968

1,66

0,486

Метан..........

8,44

1,308

0,545

12,30

1,193

0,565

17,10

1,133

0,577

Изобутан........

22,4

1,097

0,585

«-Бутан .........

23,0

1,094

0,585

Природный газ удельного

веса 0,6 ........

8,84

1,299

0,546

Природный газ удельного

веса 0,7 ........

9,77

1,279

0,550

н «.

о°

о.»

ою.

U-


.-к_,    (VIII.    29)

где С — коэффициент, зависящий от диаметра отверстия диафрагмы и диаметра измерителя; Q — расход газа, приведенный к абсолютному давлению 1,033 ат и температуре 15,6° С, в ж3/ч; к —удельный вес газа относительно воздуха; р\ — абсолютное давление перед диафрагмой в ат; Т\—температура потока перед диафрагмой в °К.

Это и есть уравнение критического течения, применяемое при использовании диафрагменных измерителен критического течения, только в том случае, когда перепад давления превышает критический. Давление перед диафрагмой при выпуске газа в воздух должно по меньшей мере в 2 раза превышать атмосферное.

Роулинс и Шеллхардт (Rawlins and Schellhardt) [VII. 32] составили таблицы величин коэффициента С (табл. VIII.2) для различных диаметров отверстий диафрагм и измерителей диаметром 2" и 4" при толщине диафрагмы 3,8 мм.


309.3

852.0

405.0

290.1 237,9

204.3 204,0

392,7


Трубка Пито измеряет расход по динамическому давлению движущегося потока. Дифференциальная трубка Пито с манометром показана на рис. VIII. 16. Измеряется разность между динамическим и статическим давлением, поскольку статическое давление определяется близ точки замера динамического давления. Для

Рис. VIII. 16. Трубка Пито.

/ — дифференциальная трубка Пито; 2 —> скоростной иапор + статическое давление;

3 — статическое давление; 4 — профиль скоростей движущегося газа; 5 —манометр;

6 — вода; 7 — поток.

высоких расходов в манометре вместо воды можно использовать ртуть. Для расходов, дающих перепад менее 13 мм вод. ст. на вертикальном манометре, точность измерений повышается при использовании наклонного манометра или тягомера.

л?>2


Q =


-I


Расход газа в трубе на основании измерений, произведенных трубкой Пито, вычисляется по формуле стоянии в 4 диаметра от ее конца, можно применять формулу [VII. 32] при условии, что статическое избыточное давление не достигает величины (около 1,05 ат), при которой в конце трубы создается критическое течение.

1. ВЫВОД ФОРМУЛЫ ДЛЯ ТРУБКИ ПИТО

Трубка Пито, помещенная в движущийся поток, измеряет скоростной напор или динамическое давление (рис. VIII. 16). Этот напор, измеряемый в м текущей среды, равен кинетической энергии v2/2g газового потока. Скорость а определяется на конце трубки Пито. Когда трубка Пито установлена в центре трубы, она регистрирует максимальную скорость Umax. Соотношение между средней скоростью иСр всего потока и максимальной скоростью Ощах является функцией числа Рейнольдса движущегося потока.

Расход газа по трубе Q определяется как произведение скорости оСр на площадь поперечного сечения трубы. Задача заключается в том, чтобы получить Q в м3/сутки при нормальном абсолютном давлении

1,033 ат и температуре 15,6° С;

(VIII. 32) (VIII. 33)

ср’

Q = — исР 3600 х 24>

где Q в м3/сутки при р и Т потока: 3600 X 24

р 289

-ж?>2оср J    ~f~¦    (VIII. 34)

Здесь Q в м3/сутки при 760 мм рт. ст. и 15,6° С; F— площадь поперечного сечения трубы в м2; D — внутренний диаметр трубы в м; р — абсолютное давление движущегося газа в ат\ Т — температура движущегося газа в °К; иСр—средняя скорость в м/сек.

Средняя скорость выводится из показателя скоростного напора hv, выражаемого обычно в мм вод. ст.:

(VIII. 35)

f hvP 289


v


•CD*


(VIII. 37)


(VIII. 38)


При г = I


где Q — расход при абсолютном давлении 1,033 ат и 15,6° С в м3/сутки-, С—постоянная, равная 23; D — диаметр трубы в см\ Tf—температура потока в °К; 7—удельный вес газа; р — статическое абсолютное давление в ат; hv — скоростной напор или динамическое давление в мм вед. ст.

Для газа удельного веса 0,6 Tj= 15,6° С и р = = 1,033 ат.

Q = ЗОО2 j/Л^.    (VIII. 31)

Эта формула выводится ниже на основе известного соотношения между скоростью в центре и средней скоростью течения в трубах. Эта формула была уже опубликована в ранее вышедших работах [VII. 32, VIII. 16].

Если для измерения скоростного напора h„ применяется ртутный манометр, в уравнении (VIII. 30) С становится равным 23 У 13,55 = 84,6; если же ha выражается в кГ/см3, С равно 23"К 10000 = 2300.

Если трубка Пито установлена на выходе из трубы, а статическое давление измеряется сбоку трубы на рас-


(VIII. 30)


Г


Напор газа в м. газ. cm. = g- , (VIII. 36;

где Umax — максимальная скорость в м/сек-, f—отношение скоростей;


где 7 — удельный вес газа относительно воздуха; R — газовая постоянная (848 кГ-м/моль-°С); h„—скоростной напор, измеренный трубкой Пито, установленной в центре трубы, в мм вод. ст.


где рв—плотность воды; рг — плотность газа:

29-f Р zRT '


рв = 1000 кг/м3.

/2gRThv X 1000 29-jp х Ю4 X 1000


/2^„РВ

v'p = fV 'ТГ’


(VIII. 39)


lip

7


3600 х 24 X '289t-D2p    ~|    /

Q = a v- 1 гтт    /    У


2gRThv 'lain X I0T’ <VI1I-40>


4 х 1,0'ЗЗТ ' т Ug^p

/hvP

~YT'


где p в am; ?) в см: h в мм.

При давлении движущегося газа 1,033 ат и относительном удельном весе газа 0,6


Q = 455Д?2


(VIII. 41)


где D в см.

Для температуры движущегося газа 15,6° С (289° К) и соотношения f = BCIj/Omas = 0,86 (для интервала чисел Рейнольдса от 30 000 до 1 000 000)


1/1,033    „    __

V “W 23х l,3D2y hv =

= 30П-УК'    (VIII. 43)

где h в мм вод. cm.', D в см.


23 ?)2


V


ЬуР

7 X 289 ’


Q = 455 х 0,86D2


(VIII. 42)


§ 4. БОКОВОЕ СТАТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ

Статическое боковое давление, замеряемое на расстоянии 4 диаметров от конца трубы, при условии критического истечения является мерилом расхода газа. Величина расхода выражается формулой, предложенной Рейдом (Reid) [VII. 32]:

Q = 3,48D2 (pi + 760) = 2550D2 (р + 1,033), (VIII. 44)

§ 5. ШТУЦЕРНЫЕ ТРУБКИ (ЧОК-НИППЕЛИ)

Штуцерные трубки часто используются для измерения дебита нефтяных или газовых скважин. Величины С для газа, движущегося по штуцерной трубке в условиях критического течения, приведены в табл. VIII. 2.


2ZZ2*»"


Рис. VIII. 17. Штуцерная трубка (чок-ниппель).

tzzzzzzz


где Q — расход газа, приведенный к абсолютному давлению 1,033 ат и температуре потока для газа удельного веса 0,6 в м3/суткиш, D — диаметр трубы в см\ Pi — статическое боковое давление в мм рт. ст. сверх атмосферного давления; р — статическое боковое давление в кГ/см3.

§ 6. ОБЪЕМНЫЕ СЧЕТЧИКИ

Для определения расхода газа в бытовых газовых приборах применяются объемные мембранные счетчики. В лабораториях часто используют мокрые счетчики. Газ, насыщенный водой, должен быть предварительно насыщен ею, иначе он будет насыщаться водяным паром в самом счетчике. Для точной работы эти счетчики следует тарировать путем вытеснения воды. Газометры применяются обычно для объемного вытеснения больших количеств газа при экспериментальных работах. Центральный концентрический цилиндр уравновешивают посредством контргрузов и блоков. Мерилом вытесненного объема газа является перемещение цилиндра при постоянном давлении газа.

В США в 1958 г. было пробурено 58 тыс. скважин, из них около 10% дают газ, 50% —нефть и 40% оказались сухими.

Бурение и испытание газовых скважин  »
Библиотека »