2.4. Безрасходные магистрали контрольно-измерительных приборов

Волновые процессы, возникающие в расходных трубопроводах вследствие периодического характера работы насосных и компрес­сорных установок, изменения режима перекачки, приводят к ре­зонансным явлениям и в импульсных трубках контрольно-измери­тельных приборов, что отрицательно сказывается на точности из­мерительной информации, существенно сокращает срок службы приборов. К числу негативных последствий относятся ложные сра­батывания автоматики защиты насосных и компрессорных станций, вследствие кратковременных динамических забросов давления, по­скольку в системах управления магистральными нефтепроводами и продуктопроводами предусмотрено отключение насосных станций, если давление увеличивается выше предела, определяемого требо­ваниями безопасности функционирования, или, наоборот, опуска­ется до нижней границы, при которой возникает кавитационный режим работы насосов.

Принципиальная схема безрасходной магистрали показана на рис. 2.6. Собственная частота импульсной трубки длиной l в предположении одного открытого и другого закрытого ее конца связана со скоростью звука с в жидкости соотношением:

(3.1)

Рис. 2.6 – Расчетная схема безрасходной магистрали с манометром

При наличии податливости (сильфона, пузырьков газа) сече­ние соединения с манометром мо­жет оказаться акустически откры­тым и собственная частота будет определяться по формуле:

(3.2)

Таким образом, если в спектре возмущений по давлению в основной магистрали присутствуют частоты, близкие к ν₁ или ν₂, то манометр выходит из строя вследствие резонансных явлений в импульсных трубках. Например, в трубопроводах закачки глини­стого раствора в скважину в среднем на одну буровую приходится до 5 отказов манометров в месяц, если они не оснащены средствами защиты от волновых процессов.

При резонансе возможна разгерметизация импульсной трубки. Если по трубопроводу перекачиваются взрывоопасные или агрес­сивные газы (водород, кислород, аммиак, хлор), то их утечка чревата объемным взрывом или пожаром на. производстве.

Желательно исключить влияние волновых процессов на работу дифференциальных манометров, устанавливаемых в узлах замера расхода рабочей жидкости или газа в трубопроводе. Один из ва­риантов реализации узла замера изображен на рис. 2.7.

Рис. 2.7 – Узел замера расхода газа

Если расход в основной маги­страли 1 отличен от нуля (при раздаче газа потребителям), воз­никает перепад давления ΔР при прохождении газа через дрос­сельную шайбу 7. Указанный пе­репад, регистрируемый дифферен­циальным манометром 3, позво­ляет косвенными методами с уче­том измеряемой датчиком 6 тем­пературы газа определять расход газа через дроссельную шайбу и вести его регистрацию с помощью специальной аппаратуры 4. Ин­тенсивные динамические возму­щения по давлению в импульсных трубках 2 и 5 приводят к тому, что среднеквадратическое отклонение погрешностей достигает 10 -15 % от измеряемой величины. За счет устранения влияния вол­новых процессов на работу систем и приборов контроля может быть достигнут существенный экономический эффект, обусловлен­ный повышением точности измерения отпущенных объемов газа или

пара [9].

Таким образом, анализ аварийных ситуаций показывает, что оснащение трубопроводных систем эффективными средствами га­шения вынужденных колебаний давления и гидравлических ударов имеет важное значение для обеспечения пределов и условий их безопасной эксплуатации.