Расчет допустимого перепада давления на счетчиках

Контроль перепада давления на турбинных и ротационных счетчиках газа следует производить согласно ПР 50.2.019-2006 «МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ ПОМОЩИ ТУРБИННЫХ, РОТАЦИОННЫХ И ВИХРЕВЫХ СЧЕТЧИКОВ».

«…11.5 На турбинных и ротационных счетчиках необходимо периодически контролировать изменение перепада давления. Если с течением времени в процессе эксплуатации перепад давления на счетчике более чем на 50% превысит допускаемое значение, то произошло или засорение проточной части, или загрязнение, или износ подшипников счетчика, либо имеется иной дефект, приводящий к торможению его подвижных частей. В этом случае должны быть проведены работы по техническому обслуживанию счетчика или его ремонту…»

Согласно [1] допустимое значение перепада давления (ΔP) на счетчике для конкретных рабочих условий рассчитывают по формуле:

где:

∆Рр- перепад давления на счетчике, определенный из графика, приведенного в эксплуатационной документации на конкретный счетчик, Па; P=Pизм+Pа - абсолютное давление газа при конкретных рабочих условиях, Па.; Pизм – измеренное избыточное давление, Па; Pа – атмосферное давлении, Па; Рр – значение давления газа, для которых регламентированы потери давления (для которых построены графики) Рр» 0,1МПа (1 кГс/см2); – значение плотности измеряемого газа при стандартных условиях, кг/м3; – значение плотности газа при стандартных условиях, для которого регламентированы потери давления (для которых построены графики) =1,29 кг/м3; Q – расход газа при конкретных рабочих условиях, м3/ч; Qр – расход газа, для которого регламентированы потери давления, м3/ч;

Поскольку перепад давления ∆Рр определяется по графику перепада давления при значении Qр= Q, то соотношение в формуле (1) принимается равным 1.

Пример определения допустимого перепада давления для ротационного счетчика газа RVG G250 (Qmax = 400 м3/ч) при конкретных рабочих условиях

Исходные данные:

• Расход газа при рабочих условиях Q= Qр = 400 м3/ч
• Измеренное избыточное давление Pизм = 1МПа
• Рабочая среда - природный газа с плотностью при стандартных условиях ρс=0,73 кг/м3
• Атмосферное давление Ра = 0,1 МПа.

1) Из графика зависимости перепада давления на счетчике (приведенного в Приложении руководства по эксплуатации на счетчик газа ротационный RVG) находим значение перепада давления ΔPp при расходе Qp= 400 м3/ч и при физических условиях, для которых построен график:

ΔPp = 740 Па

2) Вычисляем перепад давления на счетчике при конкретных рабочих условиях и расходе газа на счетчике на период измерения перепада давления.

Средства измерения (СИ) перепада давления

Для контроля перепада давления на счетчике разрешается использовать СИ любого типа. Перепад давления на счетчике может быть измерен при помощи электронного датчика разности давлений Метран-100-ДД либо механического дифманометра Wika. Для использования вышеуказанных СИ рекомендуются схемы монтажа, примеры которых приведены на рис. 1, 2.

Отверстия для измерения перепада давления должны быть размещены на трубопроводе до и после счетчика на расстоянии от 1Ду до 3Ду от корпуса счетчика.

Соединительные трубки СИ перепада давления должны иметь уклон к горизонтали не менее 1:12. Внутреннее сечение соединительных трубок должно быть одинаковым по всей их длине, а диаметр сечения должен быть от 6 до 15 мм.

Материал соединительных трубок должен быть коррозионностойким по отношению к измеряемому газу, его конденсату и сопутствующим компонентам (метанол, гликоль и др.).

Датчик разности давлений Метран-100-ДД

Датчики разности давлений Метран-100-ДД предназначены для измерения и непрерывного преобразования в унифицированный аналоговый токовый сигнал разности давлений измеряемой среды.

Диапазон измерения разности давлений:

• минимальный 0 – 0,04 кПа;
• максимальный 0 – 25 МПа
• Основная погрешность измерений до 0,1% от диапазона
• Температура измеряемой среды от минус 40 до плюс 120ºС
• Температура окружающего воздуха от минус 40 до плюс 80ºС
• Наличие взрывозащищенного исполнения
• Межповерочный интервал – 3 года
• Внесены в Госреестр средств измерений

Рекомендуемая схема монтажа датчика разности давлений Метран-100-ДД показана на Рис.1. Для сглаживания пульсаций давления во время замера перепада рекомендуются использовать совместно с Метран-100-ДД, комплектуемый клапанным блоком. Клапанный блок состоит из трех вентилей – двух запорных и одного уравнительного. Кроме того, наличие клапанного блока позволяет во время первоначального пуска плавно подавать в полости датчика измеряемую среду, защищая тем самым датчик от перегрузок.

Датчик разности давлений Метран-100-ДД имеет возможность настройки времени усреднения результатов измерений, которое увеличивает время установления выходного сигнала, сглаживая его при быстром изменении входного давления. Эта опция позволяет использовать Метран-100-ДД для измерения перепада давления на ротационном счетчике в условиях пульсаций потока. Для измерения разности давлений на ротационном счетчике газа RVG время установления выходного сигнала следует устанавливать от 20 c до максимального значения в соответствии с инструкцией по настройке.

Рис.1 Схема монтажа датчика перепада давления Метран-100-ДД в трубопровод

Манометры для измерения дифференциального давления Wika

Механический стрелочный манометр Wika предназначен для измерения дифференциального давления с пониженным дифференциальным давлением и повышенными односторонними или переменными перегрузками.

• Номинальный размер корпуса - 70 мм
• Класс(DIN 16 005) 4,0: для диапазонов показаний от 0...1,6 и 0 ... 2,5 кПа;
• 2,5: для диапазонов показаний от 0...4,0 и 0...60,0 кПа
• Компактная конструкция, многосторонние возможности монтировки, разнообразные формы и положения присоединения
• Диапазоны измерений - от 0 ... 1,6 кПа до 0 ... 60,0 кПа
• Полная развёртка шкалы - около 180º
• Рабочее давление постоянное: ВПИ (Верхний предел измерения)
• переменное: ВПИ
• Запас на перегрузку - максимум 1,6 МПа
• Максимальное общее избыточное давление -1,6 МПа
• Допустимая температура
• окружающая среда: от минус 15 до плюс 60 °С
• измеряемая среда: максимум плюс70 °С
• Погрешность показания при отклонении температуры чувствительного элемента от +20°С: макс. ± 0,3%/10 К от соответствующего значения шкалы
• Пылевлагозащита IP 66 (EN 60 529 / lEC 529)

Рекомендуемая схема монтажа механического дифманометра Wika показана на рис.2.

Рис.2 Схема монтажа в трубопровод манометра Wika для измерения дифференциального давления

Для выравнивания пульсаций давления во время измерения перепада давления рекомендуется использовать совместно с дифманометром Wika специальный 3-х ходовой вентиль поз.3. Вентиль состоит из двух запорных и одного уравнительного вентилей. Наличие 3-х ходового вентиля позволяет во время первоначального пуска плавно подавать в полости датчика измеряемую среду, защищая тем самым датчик от перегрузок.

Выбор средств измерения перепада давления

Для подбора СИ перепада давления определяется верхний предел его диапазона измерения ∆Рвп.

∆Рвп = 1,5·∆Р, (2)

где 1,5 - коэффициент, учитывающий 50% превышение допустимого перепада давления ·∆Р на счетчике с течением времени;

∆Р – допустимое значение перепада давления, определяемое из формулы (1), Па;

При подстановке в формулу (1) значений =1,29 кг/м3 , Рр= 0,1МПа и Qр = Qmax формула (2) примет вид:

∆Рвп = 11,6·∆Рр·ρс·Р·Q2 / Qmax2,

где ∆Рр – перепад давления на счетчике при максимальном расходе Qmax, значение которого приведенно в эксплуатационной документации на конкретный счетчик;

Qр = Qmax – максимальный расход для конкретного счетчика (приведенного в эксплуатационной документации на конкретный счетчик).

Пример выбора СИ перепада давления на ротационном счетчике RVG G65 (Qmax = 100 м3/ч) для конкретных рабочих условий.

Исходные данные:

• Максимальный рабочий расход газа, при котором будет эксплуатироваться счетчик Q = 75 м3/ч.
• Давление Pизм = 0,6 МПа
• Рабочая среда - природный газ с плотностью при стандартных условиях ρс=0,73 кг/м3

Из руководства по эксплуатации на счетчик газа ротационный RVG определяем: ∆Рр = 445 Па, Qmax = 100 м3/ч

∆Рвп = 11,6·445·0,73·0,7·752 / 1002 = 1484 Па ≈ 1,5 кПа

Из таблицы 1 выбираем ближайший верхний предел диапазона измерения (в сторону увеличения) средства измерения перепада давления - Метран–100–ДД – 1412 или Wika 716.05.G 116.

Литература:
[1] Правила метрологии ПР 50.2.019-2006
«Объем и энергосодержание природного газа. Государственная система обеспечения единства измерений.
Методика выполнения измерений при помощи турбинных, ротационных и вихревых счетчиков».