Основные типы термометров
В процессах, имеющих место на нефтедобывающих предприятиях, важно знать температуры веществ, участвующих в той или иной технологии.
Приборы для измерения температуры по принципу действия подразделяются на:
· термометры расширения (технические стеклянные, манометрические, дилатометрические, биметаллические);
· термоэлектрические пирометры (термопары);
· термометры сопротивления.
Термометры расширения
Термометры расширения бывают:
· жидкостно-стеклянные термометры представляют собой стеклянную трубку, внутри которой проходит капилляр, заканчивающийся книзу резервуаром, заполненным жидкостью (спирт, ртуть). При изменении температуры рабочая жидкость, расширяясь в резервуаре, поднимается по капилляру вверх тем выше, чем выше измеряемая температура;
· манометрические термометры (рис. 4) – представляют собой замкнутую систему, в которую входят: термобаллон, погружаемый в измеряемую среду, капилляр, упругая манометрическая пружина, рычажная система. При погружении термобаллона в измеряемую среду увеличивается (или уменьшается) давление в замкнутой системе, что вызывает деформацию манометрической пружины;
· дилатометрические термометры – принцип действия основан на различии коэффициентов линейного расширения металлов и сплавов. Состоит из инварного стержня, латунной трубки и показывающей стрелки;
· биметаллические термометры (рис. 5) – принцип действия, так же, как и у дилатометрических, основан на различии коэффициентов линейного расширения металлов.
·
Термометры и термоэлектрические пирометры
Принцип действия термоэлектрических пирометров основан на явлении термоэлектрического эффекта (ТЭ). Сущность ТЭ заключается в том, что в местах соединения 2-х проводников из разных металлов или сплавов возникает электрический ток, если хотя бы два места соединения этих проводников имеют разную температуру.
Термочувствительный элемент, состоящий из 2-х последовательно соединенных (спаянных) между собой разнопородных проводников или (реже) полупроводников, называется термопарой. Нагреваемый спай термопары называется “горячим” (рабочим) концом, второй слой называется “холодным” (свободным).
Температура свободного конца термопары должна быть постоянной для обеспечения правильных показаний измерительного прибора. Это достигается выносом свободного конца термопары (при помощи компенсационных проводников) дальше от нагрева агрегата, в место, где может быть обеспечена постоянная и низкая температура окружающей среды.
Термометры сопротивления
Принцип действия термометра сопротивления (ТС), основан на свойстве металлов изменять свое электрическое сопротивление при изменении температуры. ТС – это чувствительный элемент (проводник или полупроводник), зависимость которого от температуры известна. Зная эту зависимость, можно помещая термометр в рабочую среду с неизвестной температурой и замеряя его сопротивление, определить температуру среды. Сопротивление термометра измеряется вторичными приборами типа логометр и уравновешенный мост. Основной деталью ТС является каркас, на который наматывается проволока чувствительного элемента.
23.9. Измерение расхода жидкости и газа
23.9.1. Основные типы расходомеров
Объемные камерные датчики. Для учета газа, потребляемого индивидуальными бытовыми и групповыми установками, небольшими котельными и т. п., используются объемные камерные счетчики низкого давления. Камерные счетчики имеют одну или несколько камер с подвижной перегородкой, которые при движении потока отмеривают определенные объемы газа, с последующим подсчетом числа опорожнившихся объемов. Диапазон измерения таких счетчиков от 0 до 6,0 м3/час, давление до 0,6 кг/см2 (КГФ – 25; КГФ – 6). Погрешность этих счетчиков 1%.
Ротационные счетчики. Эти счетчики также являются объемными и могут быть использованы при расходах до 3000 м3/час и давлении до 1 кг/см2 (РГ – 40, РГ – 400).
Турбинные расходомеры, счетчики жидкости и газа. Принцип действия турбинных расходомеров и счетчиков заключается в преобразовании скорости потока жидкости и газа, проходящего через известное сечение трубопровода, в частоту вращения турбины, установленной в трубопроводе, которая, в свою очередь, преобразует ее в частоту электрических импульсов.
Турбинные расходомеры с магнитно-индукционным преобразователем – Норд, МИГ, Турбоквант, Смит – получили широкое применение на оперативных и коммерческих узлах учета нефти в нефтедобывающей промышленности.
Механические турбинные счетчики жидкости ТОР-50, ТОР-80 используются в групповых замерных установках.
Вихревые расходомеры жидкости и газа. Принцип действия этих расходомеров основан на эффекте Кармена, заключающегося в том, что если в потоке жидкости или газа установить призму с острыми ребрами, например, треугольную в сечении, перпендикулярном к движущемуся потоку, то на этих ребрах происходит срыв потока с образованием вихрей, частота которых пропорциональна скорости потока.
Диапазоны измеряемых расходов вихревых расходомеров лежат в пределах от 0 до 50000 м3/час.
Основная погрешность от 1 до 1,5%. Существенным недостатком вихревых расходомеров является необходимость их индивидуальной поверки. Опыт эксплуатации показывает, что их использование предпочтительно для измерения расхода жидкости (СВУ – 50, СВУ – 80, СВУ – 200)
Трубки Пито – Параданталя. Для измерения малых расходов газа в трубопроводах большого диаметра могут быть использованы расходомеры скоростного напора - трубки Пито – Параданталя. Способ измерения основан на принципе измерения перепада давления, создаваемого между скоростным напором движущейся среды и статическим давлением в трубопроводе.
Трубка устанавливается в трубопровод навстречу потоку на расстоянии от верхней образующей. Для измерения давлений и перепада давления используются дифференциальные микроманометры типа ММП – 3, ММП – 4.
Ультразвуковые расходомеры. Ультразвуковой (f > 20 rHz) метод измерения расхода основан на явлении смещения звукового - колебания движущейся средой. Для измерения расхода в основном используются 2 способа:
1. первый основан на изменении разности фазовых сдвигов двух ультразвуковых колебаний, направленных по потоку и против него. Приборы называются фазовыми расходомерами;
2. второй основан на измерении разности частот повторения коротких импульсов или пакетов ультразвуковых колебаний, направленных по потоку и против него (частотные расходомеры).