Федеральное государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Сибирский федеральный университет»
Кафедра: ТиТР
Дисциплина: Технологические измерения при ГРР
Группа: ГГ-08-03
Лабораторная работа
Измерители расхода промывочной жидкости
Проверил: Матвеев А.В.
Выполнил: Пирогов Л.В.
Красноярск 2012 г.
Цель работы. Знакомство с расходомерами, изучение их конструкции и принципа действия.
Оборудование и материалы. Приборы ЭМР-2; РПЛ-1; плакаты.
Краткие теоретические сведения
Наземные расходомеры предназначены для измерения расхода промывочной жидкости, закачиваемой в скважину. Наибольшее распространение получили электромагнитные расходомеры типа ЭМР-2; 3 и расходомеры обтекания - РПЛ-1.
Электромагнитный расходомер ЭМР-2
В состав расходомера входят измерительный преобразователь и пульт прибора, соединяемый двумя двухжильными кабелями, и кабель питания. Схема расходомера ЭМР-2 представлена на рис. 6.
Измерительный преобразователь
Трубопровод 1, изготовленный из алюминиевого сплава, покрыт изнутри полиэтиленовой трубкой. В трубопровод вмонтированы два изолированных друг от друга электрода 2, один из которых соединен с корпусом преобразователя, изготовленным из немагнитного материала, а второй выведен на штырек контактного разъема «Сигнал». Трубопровод охвачен сердечником, собранным из пластин электротехнической стали. На сердечник надеты две катушки возбуждения 3, включенные последовательно. Общая точка обмоток катушек соединена корпусом, а их концы выведены на штырьки «Питание» этого же контактного разъема. Действие преобразователя основано на явлении индуктирования ЭДС в среде, движущейся в магнитном поле.
Пульт прибора
Пульт состоит из трех основных частей: блока питания, измерительного усилителя и измерительного прибора.
Напряжение сети переменного тока через пакетный выключатель В, предохранитель и дроссель подается на первичные обмотки силового трансформатора. Дроссель совместно с конденсатором С1 и обмотками трансформатора образует феррорезонансный стабилизатор напряжения. Со вторичной обмотки III снимается напряжение 36 В для питания преобразователя, а с части этой обмотки - 6,3 В для индикаторной лампы.
С обмотки IV 36 В подается на выпрямительный мост Д7-Д10, выпрямленное напряжение через сглаживающий фильтр R29, С13 поступает на вход электронного стабилизатора, а с его выхода - на питание измерительного усилителя. С обмотки V снимается напряжение калибровочного сигнала около 1,5 В.
Измерительный усилитель предназначен для усиления сигнала, поступающего с преобразователя, до величины, обеспечивающей необходимую точность измерения. Он состоит из эмиттерного повторителя, усилителя напряжения, усилителя мощности и выпрямителя с удвоением напряжения.
Эмиттерный повторитель согласует выходное сопротивление измерительного преобразователя с входным сопротивлением усилителя. Нагрузкой повторителя являются резисторы R1 и R&. При работе прибора с пределом измерения 300 л/мин выходное напряжение снимается с резистора RS. При использовании предела измерения 150 л/мин с преобразователя поступает вдвое меньший сигнал, но при этом напряжение снимается с резисторов R1 и R&. Поэтому в обоих случаях предельное напряжение сигнала на выходе повторителя одинаково, что обеспечивает одинаковое предельное отклонение измерительного прибора.
Усилитель напряжения и усилитель мощности обеспечивают требуемое усилие измеряемого сигнала. В коллекторную цепь транзистора 7Т5 включена первичная обмотка понижающего трансформатора, согласующего сопротивления транзистора и нагрузки. Вторичная обмотка этого трансформатора соединена с выпрямителем, собранным по параллельной схеме удвоения напряжения. Выход выпрямителя нагружен на измерительный прибор.
Для обеспечения устойчивой работы усилителя в широком диапазоне температур от -30 до +50 °С предусмотрен ряд мер. К ним относятся: стабилизация напряжения питания усилителя с помощью компенсационного электронного стабилизатора, дополнительная стабилизация питания эмиттерного повторителя с помощью электронного стабилизатора параметрического типа (Д1, R9), глубокая отрицательная обратная связь, осуществляемая подачей части напряжения с выхода транзистора 77 через резистор RIA на вход транзистора 74 в противофазе с напряжением входного сигала и др.
Принцип работы
При включении питания переменный ток, протекающий по обмоткам возбуждения преобразователя, создает переменный и магнитный поток, пронизывающий трубопровод и находящуюся в нем жидкость. Пока жидкость неподвижна, ЭДС в ней не индуктируется, напряжение на выходе преобразователя отсутствует, сигнал на вход усилителя не поступает, во вторичной обмотке выходного трансформатора тока нет, и стрелка измерительного прибора находится на нулевой отметке.
При движении жидкости через трубу преобразователя в жидкости индуктируется переменная ЭДС, часть этой ЭДС, пропорциональная средней скорости движения жидкости, снимается электродами, вмонтированными в диаметрально противоположных точках трубы в плоскости, перпендикулярной к силовым линиям магнитного поля преобразователя.
Напряжение на выходе преобразователя определяется по формуле
U=a*Q,
где Q - расход жидкости, см3/с; а - коэффициент преобразования, В-с/см3. Для преобразователя ЭМР
а =1,5-10б В*с/см3.
При расходе жидкости Q = 100 л/мин = 1,66-103 см3/с, напряжение на выходе преобразователя
U= а Q = 1,5-10"6-1,66-103 = 2,5-10"3 В = 2,5 мВ,
а при расходе жидкости Q=10 л/мин - всего 0,25 мВ.
Измеряемый сигнал с выхода преобразователя через тумблер 51, установленный в положение «Измерение», поступает на вход эмиттерного повторителя. Выходное напряжение повторителя, снимаемое с резистора R& или с резисторов R1 и 7?8, в зависимости от положения тумблера В2 прикладывается через конденсатор связи С1 к участку эмиттер -база транзистора ТА. Усиленный по напряжению сигнал с коллекторной нагрузки R15, выходного каскада усилителя напряжения через конденсатор связи С6 подается на базу транзистора усилителя мощности 7Б и после усиления через выходной трансформатор поступает на выпрямитель. Выпрямленное и удвоенное напряжение с конденсатора 01 подается на измерительный прибор; угол отклонения стрелки прибора пропорционален расходу жидкости.
Техническая характеристика расходомера ЭМР-2 дана в табл. 3.
Таблица 3 - Техническая характеристика ЭМР-2
Показатель |
Тип датчика, которым может комплектоваться прибор |
||
ДР20 |
ДР40 |
ДР80 |
|
Диапазон измерения расхода, л/мин |
0-150 0-300 |
0-500 0-2000 |
0-2500 0-5000 |
Допустимое рабочее давление, кгс/см2 |
60 |
200 |
|
Основная погрешность измерения, % |
2,5 |
||
Температура окружающего воздуха, °С |
От-30 до+50 |
||
Потребляемая мощность, Вт |
250 |
||
Исполнение прибора |
Пылебрызгонепроницаемое |