Уравнительный сосуд для диафрагм
Разделительные сосуды предназначены для предохранения внутренних полостей измерительных приборов от воздействия агрессивных измеряемых сред, а также предотвращения поступления вязких сред в эти полости. Отделение прибора от измеряемой среды происходит посредством разделительной жидкости.
Конструктивное исполнение разделительного сосуда не сложное (рис. 8.15,а): к стальному сосуду приварены подводящий, отводящий и контрольный патрубки. В одной части (верхней или нижней) разделительного сосуда находится измеряемая жидкость (например, газ), поступающая от измеряемого пространства, в другой – иная, не смешивающаяся с измеряемым веществом жидкость, удовлетворяющая требованиям, предъявляемым к заполнению внутренней полости прибора.
Рис. 8.15. Внешний вид (а) и схема подсоединения (б) разделительного сосуда:
а – вид сосуда; б – схема подсоединения; 1 – металлический объем; 2 – присоединительный патрубок; 3 – трубопровод; 4 – разделительный сосуд; 5 – измерительный прибор
Применение разделительного сосуда поясняет рис. 8.15,б. Если по трубопроводу протекает мазут, попадание которого во внутренние полости прибора из-за его высокой вязкости (а при низкой температуре и застывании) не желательно, то на выходе пробоотбора через коренной клапан устанавливается разделительный сосуд. Расстояние между ними невелико. Этот сосуд с отводящим трубопроводом и измерительным прибором наполовину заполняется водой. Разогретый мазут из-за более низкой плотности заполняет верхнюю часть разделительного сосуда, а в нижней его части остается вода. Изменение давления приводит к варьированию уровня раздела мазута и воды. При значительно превосходящем объеме сосуда относительно объема внутренней полости чувствительного элемента измерительного прибора варьирование уровня разделения в сосуде мало.
В табл. 8.3 приведены основные параметры и размеры разделительных сосудов.
Таблица 8.3
Основные параметры и усредненные размеры
разделительных сосудов
Внутренний объем сосуда, см3 | Внутренний диаметр, мм | Размеры, мм | ||
Высота | Ширина 1 | Ширина 2 | ||
1100 | 140 | 530 | 280 | 210 |
470 | 90 | 490 | 230 | 160 |
90 | 35 | 440 | 175 | 100 |
По рабочему давлению сосуды производятся для измерений давлений 6,3; 25 и 40 МПа.
Рис. 8.13,б иллюстрирует применение разделительного сосуда при условии, что измеряемое вещество легче разделительной жидкости. Если удельный вес измеряемой среды выше удельного веса разделительной жидкости, то разделительный сосуд и измерительный прибор устанавливаются выше пробоотбора.
В качестве разделительной жидкости могут использоваться вода, глицерин, водоглицериновые смеси, минеральные масла.
Для разделения измеряемой среды и полости чувствительного элемента применяют также устройства, используемые в качестве разделительных камер кислородсодержащих сред (см. п.2.2.3).
Уравнительные сосуды применяются для исключения влияния на результат измерения дифманометров-расхо-домеров и перепадомеров, а также дифманометров-уровнемеров столба жидкости в импульсных подводящих линиях. Причем величина такого воздействия столба может определяться как его высотой, так и плотностью находящейся в нем жидкости. Плотность жидкости в значительной степени зависит от ее температуры. Этим обусловлена необходимость прокладки обеих импульсных линий («плюсовой» и «минусовой») в одинаковых температурных условиях.
Необходимость применения уравнительных сосудов при измерении перепада давления на сужающем устройстве можно продемонстрировать рис. 8.16. Измерительный преобразователь разности давлений с мембранными коробками в качестве чувствительного элемента установлен на трубопроводе с сужающим устройством. Измеряемая среда в трубопроводе – газ. В определенный момент времени при оптимальном заполнении импульсных линий рабочей жидкостью и дифференциальном давлении, равном нулю, «минусовая» и «плюсовая» камеры имеют одну степень объемной деформации. При увеличении перепада на сужающем устройстве возрастает давление в импульсной линии «плюсового» давления, и «плюсовая» камера сжимается, вытесняя рабочую жидкость в «минусовую». При этом из-за уменьшения объема «плюсовой» камеры снижается уровень рабочей жидкости в импульсной линии «плюсового» давления на величину h. Соответственно выходной сигнал преобразователя будет, согласно выражению (3.6), пропорционально уменьшен на величину hrg. При увеличении перепада давления будут возрастать h и погрешность проводимых измерений. Этим обстоятельством обусловлена необходимость применения уравнительных сосудов.
Конструктивная особенность уравнительного сосуда состоит в значительном превышении его площади поперечного сечения над площадью поперечного сечения импульсной линии. Механизм этого явления более подробно описан в 3.2 (о чашечных манометрических приборах), где показана возможность снижения погрешности из-за варьирования гидростатическим столбом путем увеличения поперечного сечения сосуда. Таким образом, конструкция уравнительного сосуда предусматривает значительную площадь его поперечного сечения. Эти сосуды устанавливаются как основная цилиндрическая образующая вертикально.
Рис. 8.16. Схема работы измерительного преобразователя разности давлений на трубопроводе:
а – при отсутствии перепада давления; б – при воздействии дифференциального давления; 1 – трубопровод с сужающим устройством; 2 – измерительный преобразователь разности давлений; 3, 4 – «плюсовая» и «минусовая» камеры соответственно
Размеры уравнительных сосудов, а они по конструкции идентичны разделительным (рис. 8.15а), приведены в табл. 8.4.
Меньший уравнительный сосуд предназначается для работы в комплекте с сильфонными и мембранными дифманометрами, больший – для поплавковых измерителей.
При использовании современных дифманометров из-за незначительного объема их «плюсовой» и «минусовой» камер применять уравнительные сосуды нецелесообразно.
Таблица 8.4
Основные параметры и усредненные размеры
уравнительных сосудов
Внутренний диаметр сосуда, мм | Объем вытесняемой жидкости, см3 | Размеры, мм | ||
Высота | Ширина 1 | Ширина 2 | ||
90 | 250 | 320 | 210 | 160 |
140 | 610 | 360 | 260 | 210 |
По рабочему давлению уравнительные сосуды аналогичны разделительным и производятся для измерения давлений 6,3; 25 и 40 МПа.
В паровых средах для обеспечения заполнения подводящих к измерителю импульсных линий жидкой фазой, поддержания этого заполнения постоянным применяются уравнительные конденсационные сосуды. их отличительной особенностью служит горизонтальное расположение образующего сосуд цилиндра (рис. 8.17).
Рис. 8.17. Схема уравнительного конденсационного сосуда
Отводящий патрубок расположен снизу по оси цилиндра. Его ось для увеличения высоты рабочего пространства сосуда смещена вверх. Диаметр сосуда составляет 89 или 108 мм, длина – 200…270 мм. Рабочее давление – 4 или 10 МПа. Для более высоких давлений уравнительные конденсационные сосуды изготавливаются по документации, определяемой межведомственными нормами.
Импульсные линии, особенно в условиях измерения давления пара, не должны теплоизолироваться. Это требуется для охлаждения жидкости, контактирующей с измерительным прибором, до допустимой температуры, а также для конденсации жидкости из измеряемого пара и заполнения импульсных линий.
Источник
При выполнении измерительных процедур с помощью преобразователей перепада давлений и расхода важно обеспечить правильное соединение диафрагмы сужающего устройства с дифманометром. О вариантах подключения и том, как их правильно реализовать пойдет речь ниже.
Предназначение диафрагмы
Диафрагмы представляют собой элементы гидравлической (пневматической) системы, применяемые для создания локальной разности давлений. Обеспечивается это посредством изменений скорости потока жидкости, за счет изменения диаметров пропускных отверстий. Используются диафрагмы совместно с преобразователями давлений.
Конструкционно диафрагма является тонким диском, имеющим цилиндрическое отверстие. Чтобы обеспечить изменение скорости потока, диафрагма с одной стороны имеет вход в виде острой кромки, а с другой – выход в виде конуса.
На практике пользуются тремя основными видами диафрагм:
- ДКС – это камерный тип диафрагмы;
- ДВБ – это диафрагмы, предназначенные для монтажа во фланцы, которые имеют собственные камеры;
- ДБС – бескамерная диафрагма, предназначенная также для установки во фланцах.
Предназначение дифманометра
Дифманометры представляют собой системы преобразования, с помощью которых производится пропорциональное преобразование разности давления в унифицированный сигнал взаимоиндуктивности.
Используются эти устройства для установки в системы контроля и управления технологическими процессами. С их помощью производится определение величины расхода жидкости или газа по величине перепада давления в сужающем устройстве.
Принцип работы дифманометра основан на деформировании чувствительного элемента под воздействием разности давлений. Величина показателя взаимной индуктивности пропорционально связана с измеренным перепадом давлений. С помощью полученного сигнала (сигнал индуктивности или тока) происходит управление исполнительными устройствами систем регулирования.
Варианты схем подключения диафрагм
Схема измерений расхода жидкости
Если требуется произвести измерение расхода жидкой среды, то наиболее часто применяется схема, предусматривающая нижний монтаж дифманометра. В этом случае соединительные трубы между сужающим устройством и дифманометром должны располагаться под односторонним уклоном по всей своей длине.
Если требуется установить дифманометр выше высоты монтажа диафрагмы, то в наиболее высокой точке соединительной линии, где происходит смена направления газопровода, следует размещать газосборники.
При выполнении определении расходов жидкости либо газа в случае горизонтальных трубопроводов, соединительные магистрали подсоединяются к нижней части сужающего узла.
Схема соединительных линий при измерении жидкости:
с установкой дифманометра, 2 – продувочный вентиль; 3 – вентиль; 4 – дифманометр; 5 – отстойный сосуд; 6 – газосборник.
Схема измерений расхода пара
Для определения расхода пара может применяться верхнее или нижнее расположение дифманометра. При нижнем монтаже устройства-измерителя верхнее отверстие рабочей диафрагмы должно располагаться на уровне, соответствующем высоте боковых отверстий сосудов уравнительной системы. Трубопровод, расположенный между уравнительным сосудом и рабочей диафрагмой следует изолировать.
Смотрите также: Сосуды: СУ-уравнительные, СК-конденсационные, СР-разделительные
Верхнее расположение дифманометра используется когда величина перепада давления перед диафрагмой составляет больше 2,0·106 Па, а по взаимному расположению дифманометр находится не далее 1,5 метра от диафрагмы.
Если перепад давлений среды пред диафрагмой менее 2,0·106 Па измерительное устройство устанавливают между сужающим устройством и уравнительным сосудом. Расстояние от диафрагмы и сосудов в этом случае может составлять больше 4 метров. Внутренний диаметр соединительных труб для этого варианта должен быть не меньше 2,5 см.
Схема соединительных линий при измерении расхода пара:
а – с нижней установкой дифманометра; б – с верхней установкой; в – при давлении пара менее 0,2 МПа; 1 – сужающее устройство; 2 – уравнительный сосуд; 3 – вентиль; 4 – продувочный вентиль; 5 – отстойный сосуд; 6 – дифманометр; 7 – газосборник; 8 – трубка для слива конденсата; 9 – теплоизоляция
Схема измерений расходов газа
При определении расхода газовой среды также может использоваться верхнее или нижнее расположении диманометра. Наиболее часто применяют верхний монтаж дифманометра по его расположению к сужающей системе. Если дифманометр крепится ниже сужающей системы, то в этом случае в крайне нижней точке соединительного трубопровода следует располагать сосуды, обеспечивающие сбор конденсата.
При выполнении замеров расхода с горизонтальными газопроводами соединительные магистрали следует подключить к верхним точкам сужающего узла с диафрагмой.
Схема сужающих устройств с дифманометрами при измерении расхода газобразных сред
с расположением дифманометра: а – верхним; б – нижним; 1 – сужающее устройство; 2 – продувочный вентиль; 3 – вентиль; 4 – дифманометр; 5 – отстойный сосуд;
Схема измерений расхода горячей жидкости
При монтаже дифманометра выше сужающих устройств с диафрагмой, в максимально высокой точке, где происходит смена направления уклона трубопроводных магистралей, должны располагаться газосборники.
Если дифманометр устанавливается ниже диафрагмы, для выполнения выравнивания плотности измеряемой жидкости в соединительном трубопроводе, между сужающей системой и дифманометром нужно устанавливать разделительные сосуды.
Для измерений, которые будут производиться с использованием горизонтальных трубопроводных магистралей, соединительные линии нужно подсоединять к нижним точкам сужающего устройства. Кроме этого, рекомендуется монтаж отстойных сосудов.
Схема соединения сужающих устройств с дифманометрами при измерении расхода жидкости
а – с переменным наклоном соединительных линий; б – при измерении расхода горячей жидкости; 1 – сужающее устройство; 2 – продувочный вентиль; 3 – газосборник; 4 – дифманометр; 5 – вентиль; 6 – отстойный сосуд; 7 – разделительный сосуд; 8 – контрольный вентиль.
Источник
Свойства измеряемой среды учитывают следующим образом. Если свойства измеряемой среды (температура, агрегатное состояние) обусловливают необходимость применения вспомогательных устройств (сосудов), они входят в состав соответствующих исполнений диафрагм с выводами. На рис. 8 показаны примеры камерных диафрагм с уравнительными и конденсационными сосудами. Расположение выводов диафрагм на рис. 8, а рассчитано для установки на горизонтальном трубопроводе, удаленном от стены. В отличие от случая, приведенного на рис. 7, а, выводы из сосудов на рис. 8, а направлены вниз. Когда возможность установки диафрагм на горизонтальном трубопроводе ограничена расположенной слева стеной, выводы с сосудами располагают вправо от камер диафрагмы по ходу потока (рис. 8,6).
Размеры и конфигурация труб выводов в этом случае определяются необходимостью установки сосудов (ср. с рис. 7, в). Вариант исполнения выводов с сосудами для диафрагмы, установленной на вертикальном трубопроводе, при направлении потока среды сверху вниз показан на рис. 8, г.
Рис. 7. Соединения диафрагм
а — соединение 1 — диафрагма без импульсных труб; б — соединение 2 — диафрагма с импульсными трубками для горизонтального трубопровода, удаленного от стены (измеряемая среда — жидкость, газ при температуре до 100 °С); в — соединение 3 — диафрагма с импульсными трубками для горизонтального трубопровода около стены (измеряемая среда—жидкость при температуре до 100 °С или газ); г — соединение 4— диафрагма с импульсными трубками для вертикального трубопровода при направлении потока сверху вниз (измеряемая среда — жидкость при температуре до 100 °С); 3 — соединение 5 —диафрагма с импульсными трубками для вертикального трубопровода при направлении потока снизу вверх (измеряемая среда — жидкость при температуре до 100 °С)
Рис. 8. Соединение диафрагмы с уравнительными конденсационными и разделительными сосудами для одной пары отбора давления (измеряемая среда — водяной пар)
а — соединение 6 — для горизонтального трубопровода, удаленного от стены; б — соединение 7 — для горизонтального трубопровода около стены при направлении потока слева направо; в — соединение 8 — для горизонтального трубопровода около стены при направлении потока справа налево; г — соединение 9 — для вертикального трубопровода при направлении потока сверху вниз; д — соединение 10 — для вертикального трубопровода при направлении потока снизу вверх; е — соединение 11 — для горизонтального трубопровода, удаленного от стены; ж — соединение 12 — для горизонтального трубопровода около стены; 3 — соединение 13— для вертикального трубопровода при направлении потока сверху вниз; и — соединение 14 — для вертикального трубопровода при направлении потока снизу вверх; к — соединение 15 — для горизонтального трубопровода, удаленного от стены; л — соединение 16 — для горизонтального трубопровода около стены; 1 — уравнительный конденсационный сосуд; 2 — диафрагма соединения 1; 3 — диафрагма соединения 2; 4 — уравнительный сосуд; 5 — диафрагма соединения 3; 6 — диафрагма соединения 4; 7 — разделительный сосуд; 8 —диафрагма соединения 5
В соответствии с ГОСТ 26969—86 принята классификация стандартных диафрагм в зависимости от конструкции, способа установки, условного давления измеряемой среды и условного прохода и марки материала.
Диафрагмы изготовляют на следующие условные давления (Ру) при соответствующих диаметрах условного прохода трубопроводов:
| Dy, мм, для диафрагм: | Ру, МПа |
| бескамерных | |
| 300—3000 | До 0,25 |
| 300—1400 | 0,25—0,6; 0,6—1,6; 1,6—2,5 |
| 300—700 | 2,5—4 |
| камерных | |
| 50—500 | 0,6; 0,6—10 |
| 50—400 | 10—32 |
Диски всех диафрагм изготовляют из легированных (нержавеющих) сталей. Корпуса камерных диафрагм изготовляют как из конструкционных, так и из легированных сталей.
Условные обозначения диафрагм включают в себя все перечисленные классификационные признаки. Например, ДБС (ДКС) обозначает: Д — диафрагма; Б — бескамерная (К — камерная);С — стандартная. В обозначении диафрагм, изготовленных на давление Ру более 10,0 (100) МПа (кгс/см2), в обозначении вместо буквы К ставят букву В — высокое давление, так как все диафрагмы высокого давления бывают только камерные. Давление измеряемой среды, в МПа, в условном обозначении кодируют арабской цифрой. Далее условное обозначение содержит диаметр условного прохода трубопровода. Затем у камерных диафрагм указывают конструктивное исполнение I или II. Материал диска и корпусов диафрагм также вводят в обозначение с помощью прописных букв русского алфавита. Конструкционные стали марок 20, 25 по ГОСТ 1050—74 обозначают буквой «а». Легированные стали по ГОСТ 5632—72 в зависимости от марок обозначают буквами: 12X18HI0T — «б»; 10Х17Н13М2Т — «в»; марки 12X17 — «г» и 15Х12ВНМФ — «д».
Источник