СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ГАЗА

Полезная модель относится к устройствам для измерения расхода газа и может быть использована в магистральных и технологических трубопроводах.
По патенту RU 2057295 известен расходомер, содержащий измерительный участок в виде встроенного в трубопровод симметричного сопла с отверстиями в средней части, а также ротаметр, выход которого подключен к средней части симметричного сопла, снабженный байпасной трубкой, соединенной с трубопроводом по обе стороны от сопла на равных расстояниях от него, а вход ротаметра соединен с байпасной трубкой в ее средней части.
Недостатками известного устройства являются:
- сложность конструкции;
- требуемая точность изготовления.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является известный по патенту DE 1013083 расходомер для жидкостей и газов содержащий измерительный участок в виде встроенного в трубопровод симметричного сопла и ротаметр, выход которого подключен к трубопроводу в средней части симметричного сопла.
Достоинством известного устройства является возможность измерения при противоположных направлениях потока, что в большинстве случаев не требуется.
Недостатками известного устройства являются, как и вышеуказанного аналога являются:
- сложность конструкции и высокая стоимость;
- сложность монтажа устройства в трубопроводе, поскольку требуется большая точность изготовления.
Техническим результатом заявленной полезной модели является упрощение конструкции устройства, а, следовательно, снижение его стоимости.
Технический результат достигается тем, что в системе для измерения расхода газа, содержащей измерительный участок с встроенным в трубопровод сужающим устройством и ротаметр, согласно полезной модели, сужающее устройство выполнено в виде диафрагмы, при этом вход ротаметра расположен перед диафрагмой по направлению потока, а выход ротаметра расположен за диафрагмой.
Оптимальное расстояние от выходного торца диафрагмы до выхода ротаметра составляет от 3 до 25 мм. В указанном интервале создает максимальное разряжение потока после диафрагмы, необходимое для работы данного устройства.
Выполнение сужающего устройства в виде диафрагмы существенно упрощает конструкцию, поскольку исключает использование симметричного сопла, заменяя, его более простой в изготовлении и дешевой диафрагмой.
Диафрагма, рассчитана на перепад давлений равный или больший чем гидравлическое сопротивления применяемого ротаметра. Основной поток газа идет по стволу индикатора, а измерительным прибором расхода является ротаметр на малый расход газа, т.е. имеет легкий поплавок, который не может разрушить колбу. Отличительной чертой предлагаемого устройтва является то, что показателем расхода является не сопротивление на диафрагме (давление, как у всех дифманометров-расходомеров), а расход газа через ротаметр.
При расположении выхода ротаметра на расстоянии от 3 до 25 мм от выходного торца диафрагмы позволяет потоку проходящему через ротаметр выходить в ствол трубопровода в зоне разрежения, возникающей за диафрагмой. При этом оптимальным является расстояние от 5 до 20 мм.
Расположение выхода ротаметра ближе 3 мм от выходного торца диафрагмы конструктивно не оправдано в связи с возможным нарушением при монтаже крепления диафрагмы внутри ствола трубопровода.
При расположении выхода ротаметра дальше 25 мм от выходного торца диафрагмы затрудняет калибровку системы и влияет на нижний предел измерения.
Использование для измерения расхода газа диафрагмы в комплексе с ротаметром позволяет существенно упростить конструкцию, снизить стоимость, за счет использования более дешевых составляющих и упростить монтаж системы.
Точность изготовления самой диафрагмы и точность установки точки отбора давления за диафрагмой в данном предложении не имеет решающего значения, так как диафрагма в предлагаемом устройстве не является средством измерения, а является лишь средством создания перепада давления для обеспечения расхода среды (газа) через средство измерения - ротаметр.
Сущность заявленной полезной модели поясняется рисунком.
На рис.1 изображен общий вид расходомера.
Система для измерения расхода газа, содержащая измерительный участок 1 с встроенным в трубопровод сужающим устройством 2 и ротаметр 3, где сужающее устройство 2 выполнено в виде диафрагмы, при этом вход 4 ротаметра 3 расположен перед диафрагмой 2 по направлению потока, а выход 5 ротаметра 3 за диафрагмой 2, при этом расстояние от выходного торца диафрагмы 2 до выхода ротаметра 3 составляет от 3 до 25 мм. Для подгонки шкалы ротаметра под заданный расход служит регулировочный винт 6.
Расчет и выбор диафрагмы для заявленного устройтсва производится в следующем порядке:
Определяются скорости воздуха в стволах ИРВ при рабочем давлении:
Где: Qp- расход воздуха при рабочих параметрах, м /час;
w - скорость воздуха при рабочих параметрах в стволе ИРВ, м/сек;
: D- внутренний диаметр ствола (трубопровода) ИРВ, м;
2
F - Площадь поперечного сечения ствола ИРВ, м.
2
F=0.785D
Определяется скоростной напор в стволе ИРВ '
2
Н=кгс/м (м.вод.ст.)
Определяется необходимое сопротивление на диафрагме для обеспечения работы ротаметра
p
2
Где: ΔР- паспортное сопротивление ротаметра потоку воздуха, кгс/м (м. вод. ст).
По диаграмме для расчетного сопротивления ξ определяется необходимое соотношение диаметров d/D (относительный диаметр отверстия β).
По найденному соотношению d/D и внутреннему диаметру ствола D определяется необходимый внутренний диаметр диафрагмы d.
Расчетный диаметр в округляется в меньшую сторону до ближайшего диаметра целого числа.
Измеряемый поток газа, проходя через диафрагму сужается, создавая перепад давления между входом и выходом потока. Это вызывает переток среды через ротаметр. По высоте подъема поплавка ротаметра судят о расходе среды через измерительный участок. Калибровку и градуировку устройства проводят по контрольному расходомеру. Устанавливают по контрольному расходомеру максимальный заданный расход и с помощью регулировочного винта устанавливают верхний край поплавка ротаметра на отметку 100. Снижая расход по показания контрольного расходомера и ротаметра строится градировочный график.