ИЗМЕРИТЕЛЬ РАСХОДА ЖИДКОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к устройствам для контроля и измерения количества рабочей среды, подаваемой к потребителю, например для измерения количества подаваемого ингибитора коррозии, гидратообразования (метанола) в технологические линии газовых промыслов и скважины.
При добыче газа требуется проводить измерения и контроль объемного расхода ингибитора коррозии, гидратообразования подаваемого в скважины или технологические линии газовых промыслов. Эти измерения необходимы для расчета и регулирования количества подаваемого ингибитора, необходимого для предотвращения образования гидратов в шлейфах скважин и технологических линиях газовых промыслов.
Известны расходомеры, применяемые в промышленности для измерения расхода жидкостей, паров и газов, движущихся в трубопроводах:
- Тахометрические расходомеры (расходомеры-счетчики). Основным элементом этих расходомеров является крыльчатка или другое тело, совершающее под действием потока непрерывное движение (чаще всего вращательное), скорость которого пропорциональна измеряемому расходу. Недостатками данной группы расходомеров являются: сложный механизм передачи вращательного движения крыльчатки, находящейся в полости высокого давления, на счетно-показывающий механизм расходомера, неспособность воспринимать малые расходы жидкости, менее 50 л/час. (Автоматические приборы, регуляторы и управляющие машины. Справочное пособие. Изд. 2-е, перераб. и доп. Кошарский Б.Д. и др. М.: Машиностроение, 1968. 87 стр. Ил. III. 1.);
- Расходомеры постоянного перепада давления (ротаметры). Чувствительным элементом этих расходомеров является какое-либо тело (поплавок, шарик, диск), воспринимающее динамическое давление потока, который обтекает его и перемещает в зависимости от величины расхода. Недостатком данной группы расходомеров является невозможность применения при больших абсолютных значениях давления, так как ротаметры для местного измерения имеют трубки из стекла или органического стекла. (Автоматические приборы, регуляторы и управляющие машины. Справочное пособие. Изд. 2-е, перераб. и доп. Кошарский Б.Д. и др. М: Машиностроение, 1968. 99 стр. Ил. III. 7.);
- Электромагнитные (индукционные) расходомеры. Принцип действия этих расходомеров основан на измерении электродвижущей силы, образующейся в поперечном сечении потока при протекании его в магнитном поле. Недостатком данной группы расходомеров является необходимость подачи электроэнергии на расходомер. (Автоматические приборы, регуляторы и управляющие машины. Справочное пособие. Изд. 2-е, перераб. и доп. Кошарский Б.Д. и др. М.: Машиностроение, 1968. 111 стр. Ил. III. 9.);
- Ультразвуковые расходомеры. Принцип их действия основан на смещении ультразвуковых колебаний движущейся средой. Недостатком данной группы расходомеров является необходимость подачи электроэнергии на расходомер. (Автоматические приборы, регуляторы и управляющие машины. Справочное пособие. Изд. 2-е, перераб. и доп. Кошарский Б.Д. и др. М.: Машиностроение, 1968. 115 стр.);
- Расходомеры переменного перепада давления. Эти расходомеры являются измерительными комплектами и состоят из приемного преобразователя, образующего перепад давления на сужающем устройстве в зависимости от величины расхода, соединительных трубок со вспомогательными устройствами и дифференциального манометра. Недостатком данной группы расходомеров являются большие габариты и масса (до 50 кг), кроме того, многие из них содержат ртуть. (Автоматические приборы, регуляторы и управляющие машины. Справочное пособие. Изд. 2-е, перераб. и доп. Кошарский Б.Д. и др. М.: Машиностроение, 1968. 117 стр. Ил. III. 12.).
Известны измерители расхода жидкости переменного перепада давления, содержащие сужающее устройство, чувствительный элемент, преобразующий механизм и показывающий прибор (Автоматические приборы, регуляторы и управляющие машины. Справочное пособие. Изд. 2-е, перераб. и доп. Кошарский Б.Д. и др. М.: Машиностроение, 1968. 117 стр. Ил. III. 12.).
Известен измеритель расхода жидкости переменного перепада давления, содержащий чувствительный элемент в виде эластичной мембраны, преобразующий механизм, который воспринимает перемещение мембраны, и показывающий прибор (SAMSON AG MESS UND REGELTECHNIK серия T 9520 EN).
Недостатками указанного выше измерителя являются его низкая надежность, обусловленная возможностью износа и разрушения эластичной мембраны при длительной эксплуатации измерителя, а также большие габариты корпуса измерителя, что затрудняет его монтаж в условиях скважины.
Известен измеритель расхода жидкости переменного перепада давления (WO 02/12835 А2, G01F 1/00, 14.02.2002, с. 2-6, фиг. 1, 2).
Наиболее близким по числу совпадающих признаков, выбранным в качестве прототипа, является измеритель расхода жидкости переменного перепада давления RU 2365878 С2. Недостатком прототипа является низкая надежность резинового разделителя, быстрое его разрушение приводящее к утечкам жидкости, а также сложность при сборке изделия. На устранение этих недостатков направлена предлагаемая полезная модель.
Задача, достигаемая предлагаемой полезной моделью, состоит в том, чтобы создать такое техническое решение, которое позволяло бы производить измерения малых величин расходов (менее 50 л/час) при больших абсолютных значениях давления в условиях отсутствия электроэнергии, а также повысить надежность работы и простоту обслуживания.
Для достижения названного технического результата измеритель расхода жидкости переменного перепада давления содержит сужающее устройство и микроманометр, размещенные в находящемся под рабочим давлением едином герметичном корпусе.
Заявляемый измеритель отличается от прототипа тем, что корпус закрыт с передней стороны прозрачным защитным стеклом в виде охваченной гайкой линзы, для контроля показаний, при этом измерительный узел микроманометра размещен под линзой и отделен от рабочей среды незамерзающей силиконовой жидкостью, заполняющей герметичный объем корпуса под стеклом. Для компенсации изменений объема жидкости (температурной и изменения объема трубчатой пружины манометра) в канале соединяющем герметичную полость и полость за сужающим устройством (диафрагмой) размещен эластичный компенсатор, а для заполнения полости и компенсатора жидкостью в корпусе выполнен канал с игольчатой пробкой.
Чувствительный элемент представляет собой измерительный узел манометра избыточного давления, размещенный в прочном корпусе, имеющий прочное стекло для визуального контроля показаний манометра.
Предлагаемая полезная модель изображена на чертежах, где на фиг. 1 показан продольный разрез измерителя, а на фиг. 2 - график зависимости расхода ингибитора от показаний перепада давления на измерителе расхода.
Измеритель расхода жидкости переменного перепада давления содержит измерительный узел микроманометра 1, который размещен в герметичном корпусе 2 под линзой 4, через которую следят за показаниями микроманометра. В проходном канале корпуса расположена сменная диафрагма 3, которая поджимается пробкой 5. Измерительный узел микроманометра находится в герметичной полости А, и изолирован от контакта с рабочей средой незамерзающей жидкостью заполняющий герметичный объем корпуса под стеклом. В канале соединяющим полость с отводящим каналом размещен эластичный компенсатор 6, образующий с полостью А единый герметичный объем, заполненный прозрачной незамерзающей жидкостью. Для заполнения полости А и эластичного компенсатора 6 жидкостью в корпусе 2 выполнен канал с игольчатой пробкой 7.
Подводящий канал измерителя расхода (плюсовая камера Б) сообщается с измерительным узлом манометра, а отводящий - с полостью А корпуса 2.
Устройство работает следующим образом. Рабочая среда, проходя через диафрагму 3, создает перепад давления, который фиксируется измерительным узлом 1.
Отклонение стрелки манометра соответствует величине перепада давления на сужающем устройстве, что позволяет судить о величине расхода. Зависимость между показаниями перепада давления на манометре и величины расхода определяется по формуле: ,
где: μ - коэффициент расхода диафрагмы, который определяется экспериментальным путем;
ω - площадь сечения отверстия диафрагмы;
ΔP - значение перепада давления на сужающем устройстве;
ρ - плотность среды, проходящей через индикатор.
Например: график зависимости расхода ингибитора от показаний перепада давления на измерителе расхода, для дросселя d=1,5 мм, представлен на фиг. 2.
В качестве ингибитора гидратообразования взят метанол.
3
Плотность метанола ρ=0,792 г/см.
Благодаря использованию данной конструкции измерителя расхода появляется возможность производить измерение малых величин расхода при больших абсолютных значениях давления рабочей среды, а также повысить надежность работы самого измерителя, упрощается его сборка при обслуживании. Исходя из вышеизложенных преимуществ появляется возможность использовать измеритель расхода на неэлектрифицированных скважинах.