12)Объемные расходомеры
принцип действия объемных расходомеров основан на периодическом или непрерывном отсчете порций измеряемого вещества прибором, имеющим измерительную камеру определенного объема.
Расход за любой промежуток времени при объемном методе измерения является суммой измеренных объемов, отнесенной к определенному периоду времени:
Q=nq/t2-t1
где q — объем измерительной камеры прибора; п — число измеренных объемов; t2—ii — промежуток времени, в течение которого производились измерения.
Простейшим прибором для измерения объема является мерный бак или мерник. Мерник представляет собой сосуд любого поперечного сечения, имеющий устройство для измерения уровня вещества (мерная линейка, водомерная трубка со шкалой, поплавковое устройство и т. п.).
Рис. 7.1 Объемный счетчик СВШ с овальными шестернями
РАСХОДОМЕРЫ ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ
Метод измерения расхода по переменному перепаду давления наиболее универсальный, так как позволяет измерять расход жидкостей газов и пара, протекающих в трубопроводах, практически при любых давлениях и температурах.
Для измерения расхода в трубопроводе на пути потока устанавливают сужающее устройство (дроссельный орган).
Коэффициент расхода, определяемый опытным путем, зависит от числа подобия Re — величины, связывающей геометрические данные потока, силы инерции (кинетической) и силы вязкости (работы сил внутреннего трения жидкости):
Re= wD ρ / μ= wD/γ
где w — средняя скорость среды в трубопроводе, D — внутренний циаметр трубопровода; μ— коэффициент динамической вязкости; γ — коэффициент кинематической вязкости.
В комплект установки для измерения расхода по переменному перепаду давления входят сужающее устройство, соединительные линии (импульсные трубки), дополнительные устройства (разделительные сосуды, отстойники, конденсационные сосуды) и измерительный прибор — дифференциальный манометр.
Существуют три типа нормализованных сужающих устройств: диафрагмы, сопла и трубки Вентури. Основные геометрические размеры сужающих устройств и правила их установки регламентированы.
РАСХОДОМЕРЫ ПОСТОЯННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ
Имсрптсльиаи часть прибора (рис. 7.4) представляет собой вертикально расположенную коническую трубку 1, в которой находится поплавок 2. Перепад давления при протекании через коническую трубку жидкости, разность давлений до и после поплавка определяются весом поплавка и его геометрической формой. Поскольку эти параметры при измерении расхода не меняются, перепад давления остается постоянным.
Расходомеры постоянного перепада давления выпускают двух видов: стеклянные с непосредственным отсчетом показаний (ротаметры), бесшкальные (с электрическим или с пневматическим преобразователем).
13)Датчик осевой нагрузки на долото представляет собой упругий элемент, изготовленный в виде трубы небольшой длины, монтируемой в колонне бурильных труб непосредственно над электробуром. При этом датчик будет воспринимать нагрузку на долото, за исключением веса электробура.
Устройство двух вариантов датчика показано на рис. 10.8. Отличие между ними заключается в том, что у одного измеритель перемещения установлен снаружи упругого элемента (рис. 10.8,а), а у другого—внутри него по оси (рис. 10.8,6).
Датчик осевой нагрузки первого типа имеет чувствительный элемент 2 с присоединительными резьбами на концах и с утонченной средней частью (выточкой), к торцевым поверхностям которой крепятся кронштейны 5 со смонтированными индуктивными преобразователями перемещений 4 и / на концах. Для компенсации погрешности от температурных деформаций кронштейны изготовляют из того же материала, что и упругий элемент. Упругая деформация чувствительного элемента приводит к изменению зазора магнитной цепи преобразователя. Для исключения влияния изгибающих усилий на измерение осевой нагрузки устанавливают три пары индукционных катушек, отстоящих друг от друга на 120°. В этом случае при деформации изгиба суммарный зазор между тремя парами катушек
не изменяется. Стакан 6, уплотненный резиновыми кольцами 3, предусмотрен для предохранения преобразователя от повреждения. Внутренняя полость между стаканом и упругим элементом заполнена трансформаторным маслом. Компенсация внешнего давления осуществляется с помощью лубрикатора 8. Соединительные провода от преобразователей выведены через каналы 7 и через уплотняющие вводы подключены к контейнеру с телеметрической аппаратурой. Кабель 9 электробура проходит в центральном канале упругого элемента. Наружный диаметр корпуса датчика равен 185 мм, длина 900 мм, максимальная допустимая нагрузка 150 кН.
Турботахометр. Схема дистанционного турботахометра, предназначенного для измерения частоты вращения выходного вала турбобура с электрическим каналом связи, состоящим из колонны труб и окружающей породы, приведена на рис. 10.9.
В качестве глубинного измерительного устройства 1 применен тахогенератор магнитоэлектрической системы, приводимый во вращение от вала турбобура. При вращении ротора тахогенератора в обмотках его статора возбуждается переменная эдс, частота которой пропорциональна частоте вращения вала в единицу времени. Зажимы обмотки статора соединены с электрически изолированными частями колонны бурильных труб L и / специальным изолятором — раздели телем 2. Это дает возможность использовать в качестно активной части устройства ввода сигнала нижнюю часть бурового инструмент
длиной /, практически раиной длине турбооурн Разность ноге а
лон между колонной труб ,'У на устье гкплжипи и иыемлн юлом '> подается па приемную мппнрпiуру. содоржшцую фильтр пития чн стот 4, усилитель 5, частотомер 6, регистрирующий 7 и показывающий 8 приборы. Частота тока, измеряемая частотомером, пропорциональна частоте вращения турбобура.
Шкала вторичного показывающего прибора градуируется в единицах частоты вращения.
Инклинометр типа ИИ-3 (рис. 10.10). Предназначен для измерения кривизны скважин. Прибор состоит из глубинного измерительного устройства и наземной аппаратуры. Измерительные импульсы с забоя скважины передаются по силовому кабелю электробура. В инклинометре применены времяимпульсные системы телеизмерения и частотное разделение измерительного и силового каналов.
Глубинный прибор встраивают в отрезок бурильной трубы длиной 3,5 м, изготовленный из немагнитной стали. На оба ее конца навинчивают трубы-удлинители из немагнитного материала. Трубу с инклинометром устанавливают между электробуром и колонной бурильных труб. Три датчика выдают во вторичный прибор сигналы, соответствующие значениям кривизны скважины (датчик угла кривизны ДК), азимута скважины (датчик азимута ДА) и угла направления отклонителя (датчик отклонителя ДО).
Все датчики выполнены контактными. Каждый из них имеет нулевой контакт КН, измерительный контакт КИ, укрепленный на стрелке чувствительного элемента, и вращающийся — опрашивающий контакт КВ. Контакты KB приводятся во вращение одним синхронным двигателем СД, частота вращения вала которого 2 об/мин. Кривизну скважины определяют по углу между касательной к траектории скважины и вертикалью, азимут — по углу между горизонтальной проекцией касательной к траектории и направлением земного магнитного меридиана, угол направления отклонителя — по углу между плоскостью, в которой расположен отклонитель, и вертикальной плоскостью, проходящей через ось скважины.
В качестве чувствительных элементов датчиков применены: в ДА — магнитная стрелка, в ДК — маятник-отвес, в ДО — ось с эксцентричным грузом.
Вращаясь, контакты KB поочередно замыкают контакты КН и КИ. При замыкании первого контакта начинается измерение, при замыкании второго — измерение прекращается. Продолжительность импульса пропорциональна углу поворота КИ относительно контакта КН, а следовательно, и значению измеряемых параметров.
14)
Более подробно функциональные схемы автоматизации технологических процессов добычи и транспорта нефти и газа рассмотрены в третьей части.