§ 6. Тахометрические расходомеры

Принцип действия тахометрических расходомеров основан на за­висимости частоты вращения тела, установленного в трубопроводе, от расхода вещества. Эти расходомеры относятся к скоростным, в которых для создания момента на крыльчатке или другой подвиж­ной части используется кинетическая энергия измеряемого потока. К тахометрическим расходомерам относятся: 1) турбинный—с вра­щающейся крыльчаткой; 2) шариковый — с движущимся шариком; 3) камерный—с одним или более подвижными элементами, отмери­вающими при своем движении определенные объемы жидкости или газа. Частота вращения турбинки или крыльчатки пропорциональна скорости потока, а следовательно, и расходу. Между расходом, ско­ростью движения жидкости w и площадью поперечного сечения по­тока F существует зависимость

Зависимость между частотой вращения n турбинки или крыльчат­ки и скоростью жидкости может быть выражена следующим соотношением:

где С — коэффициент пропорциональности.

На основании (7.12) можно написать

Подставив в формулу (7.13) значение скорости из (7.14), получим

Следовательно, при постоянных С и F частота вращения турбинки или крыльчатки будет пропорциональна расходу.

К этому типу относятся применяемые на нефтяных промыслах расходомеры и счетчики ТОР и НОРД.

Турбинные счетчики типа ТОР предназначены для измерения производительности (дебита) нефтяных скважин в автоматизированных групповых установках типа «Спутник» (см. гл. 18). Схема счет­ч

ика показана на рис. 7.6. Жид­кость проходит через входной па­трубок 1, обтекатель 2 и вращает крыльчатку 3. Вращение крыль­чатки через понижающий редук­тор 5 и магнитную муфту 6, смон­тированных на фланце 7, передает­ся на механизм 8 местного отсчета. Жидкость, пройдя крыльчатку, от­ражается экраном 4 и выходит из корпуса через патрубок 11. Кор­ректировка показаний прибора при поверке осуществляется корректо­ром 10, управление которым выне­сено наружу счетчика. Счетчик монтируется с помощью быстро-съемных хомутов.

Дистанционная передача пока­заний осуществляется электромаг­нитным или магнитоиндукционным преобразователем. Электромагнит­ный датчик построен на принципе магнитоуправляемых нормально разомкнутых контактов, которые, замыкаясь, выдают электрический сигнал, когда постоянные магниты, закрепленные на диске 12, прохо­дят мимо контакта электромаг­нитного датчика 9.

Магнитоиндукционный преобразователь представляет собой гене­ратор, имеющий постоянный магнит, сердечник и обмотку. Частот­ные сигналы в этом преобразователе возникают в результате про­хождения ферромагнитных лопастей крыльчатки мимо сердечника.

Турбинные счетчики ТОР выпускаются трех типоразмеров на диапазон измерения от 3 до 75 м³/ч. Относительная погрешность измерения 2,5% от предела измерения. Рабочее давление 6,4 МПа. Питание электромагнитного преобразователя осуществляется по­стоянным током 3,8 мА, напряжением 35 В. Блок питания подключается к переменному току напряжением 220 В, частотой 50 Гц.

Счетчик типа НОРД представляет собой комплект устройств для измерения расхода и объема сырой и товарной нефтей, включающий: турбинный преобразователь расхода, магнитоиндукционные преобразователи и электронные блоки.

Магнитоиндукционный преобразо­ватель и электронные блоки позволяют вносить коррекцию в пока­зания расходомеров на изменения температуры и влагосодержания.

Турбинный преобразователь расхода (рис. 7.7) собран в корпу­се 3 с присоединительными фланцами. Чувствительным элементом преобразователя является крыльчатка 4, насаженная на ось 6, вра­щающуюся в подшипниках 5. Крыльчатка находится между направ­ляющими пластинами 2. Снаружи корпуса укреплена фланцевая втулка 7 с резьбовым гнездом для монтажа магнитоиндукционного преобразователя. Корпус, направляющий аппарат 2 и обтекатели 1, 8 изготовлены из немагнитной стали, а крыльчатка — из нержа­веющей стали.

Магнитоиндукционный преобразователь состоит из корпуса, вну­три которого размещены катушка индуктивности с сердечником и постоянный магнит.

Турбинные преобразователи расхода НОРД выпускаются 22 типо­размеров на условные диаметры от 40 до 200 мм. Максимальный

расход от 35 до 900 м³/ч. Отношение максимальных измеряемых расходов к минимальным 10:1. Относительная погрешность при измерении расхода сырой нефти ±1—±2,5% от предела измерения. Давление от 2,5 до 16 МПа.

Каждый типоразмер турбинного преобразователя расхода совместно с магнитоиндукционным преобразователем характеризуется коэффици­ентом разрешающей способности [л/имп;м³/имп], где Q—рас­ход жидкости, л/с; м³/с; f—частота электрического сигнала, соот­ветствующая этому расходу, Гц.