Реферат 2
Введение 4
Достоинства и недостатки кориолисовых расходомеров 6
Принцип действия кориолисового расходомера 7
1 Обзор литературы 9
2 Разработка КЭ-модели и обработка результатов 10
2.1 КЭ-модель «кориолисов расходомер-трубопроводы» 10
2.2 Обработка результатов 12
3.1 Описание эксперимента 24
3.2 Анализ виброускорений на корпусе 25
3.3 Рекомендации по установке кориолисового расходомера на
проливочном стенде 28
4 Выводы 29
Список литературы
Безопасность производства, оптимизация технологических процессов - это только некоторые причины, почему расходомеры становятся все более важной областью промышленности в нашей жизни. Примеры некоторых из них приведены ниже:
1) Вихревой расходомер - преобразует скоростной напор в перемещение обтекаемого тела.
2) Электромагнитный расходомер - преобразует скорость движущейся в магнитном поле проводящей жидкости в ЭДС.
5) Оптический расходомер - основан на эффекте увлечения света движущейся средой (Физо-Френели) или рассеяния света движущимися частицами (Допплера).
Рис. 5 - Оптический расходомер
Кориолисов расходомер является высокоточным средством измерения объёмного и массового расхода, поэтому он востребован в нефтегазовой отрасли и его применяют при массовом учете нефтепродуктов.
Расходомер, изображенный на рис. 6 и рис.7, состоит из основания 1, корпуса 2 и двух U-образных трубок 3, по которым течёт измеряемая среда. Трубки под действием задающей катушки 4 совершают вынужденные колебания на резонансной частоте.
Под действием центральной (задающей) катушки 4 измерительные трубки 3 совершают резонансные колебания. При этом трубки колеблются из плоскости xy по первой собственной форме. Со стороны измеряемой среды на колеблющиеся трубки действуют три группы сил: силы инерции
присоединенной массы, центробежные силы инерции и кориолисовы. Действие кориолисовых сил приводит к сдвигу фаз относительных скоростей двух трубок в местах установки измерительных катушек 5 и 6. Этот сдвиг фаз прямо пропорционален массовому расходу.
Рис. 7 - Кориолисов расходомер: 1-основание; 2-корпус;
8- участки трубопроводов
Достоинства и недостатки кориолисовых расходомеров
Достоинства кориолисовых расходомеров:
• высокая точность измерений плотности и массового расхода;
• независимость работы от направления потока текущей среды;
• отсутствие требований к прямолинейным участкам трубопровода при монтаже;
Акт
• устойчивая работа в условиях вибрации трубопровода;
• учет зависимости показаний массового расхода от температуры и давления текущей среды;
• отсутствие вращающихся и изнашивающихся частей, длительный срок службы.
Недостатки кориолисовых расходомеров:
• высокая стоимость;
• зависимость показаний плотности и массового расхода текущей среды от наличия пузырьков газа.
Принцип действия кориолисового расходомера
Кориолисов расходомер состоит из датчика расхода и электронного преобразователя. Датчик преобразует расход и плотность среды, а также температуру сенсорных трубок в электрические сигналы.
Поток жидкости в датчике проходит через пару симметричных изогнутых измерительных трубок, колеблющихся с резонансной частотой. Форма колебаний одной из этих трубок показана на рисунке 8. Трубка приводится в движение электромагнитной катушкой, расположенной в центре изгиба трубки.
Измеряемой среде, проходящей через трубку, придается вертикальная составляющая движения вибрирующей трубки. При движении вверх во время первой половины цикла колебаний (рисунок 9) жидкость, втекающая в трубку, создает сопротивление движению вверх, давя на трубку вниз. Поглотив вертикальный импульс при движении вокруг изгиба трубки, жидкость, вытекающая из трубки, сопротивляется уменьшению вертикальной составляющей движения, толкая трубку вверх. Это приводит к закручиванию трубки (рисунок 10). Когда трубка движется вниз во время второй половины цикла колебания, она закручивается в противоположную сторону. Это закручивание называется эффектом Кориолиса.
ЮУоГУ-15.03.03.2019.001 ПЗ ВКР Лист
7
Изм. Лист № докум.. Подпись Дата
Исходя из второго закона Ньютона, угол закручивания трубки датчика прямо пропорционален количеству жидкости, проходящей через трубку в единицу времени. Электромагнитные катушки-детекторы, расположенные с каждой стороны трубки, снимают сигнал, соответствующий колебаниям трубки. Массовый расход определяется путем измерения временной задержки между сигналами детекторов. При отсутствии потока закручивания трубы не происходит, и между сигналами детекторов нет временной разности.
1 Разработана КЭ модель системы «КР-трубопроводы». Выполнена серия расчетов собственных частот и форм системы «КР - трубопроводы» в зависимости от длины участка трубопровода.
2 Обнаружены четыре длины участков трубопровода (25, 250, 350, 400 мм), при которых одна из собственных частот системы «КР - трубопроводы» близка к рабочей частоте расходомера. Установлено, что этим частотам соответствуют четыре разные формы колебаний системы «КР-трубопроводы». Установлено, что на этих формах измерительные трубки колеблются синфазно, а их колебания уравновешиваются колебаниями корпуса.
3 Обнаружены две длины участков трубопровода (150, 200 мм), при которых одна из собственных частот системы «КР - трубопроводы» оказывается близкой к кориолисовой частоте расходомера. Установлено, что этим частотам соответствуют две разные формы колебаний системы «КР-трубопроводы». Установлено, что на этих формах измерительные трубки колеблются синфазно, а их колебания уравновешиваются колебаниями корпуса.
4 Проведено экспериментальное исследование собственных частот и форм системы «кориолисов расходомер - трубопроводы» при установке расходомера на проливочном стенде. Испытано два расходомера. Анализ результатов испытаний показал, что оба расходомера в окрестности рабочей частоты имеют резонансные пики на частотах 78 Гц и 83 Гц, которые соответствуют одной из собственных частот системы «кориолисов расходомер - трубопроводы». Показано, что этой частоте соответствует собственная форма», на которой расходомер движется как абсолютно твердое тело и совершает малые крутильные колебания вокруг оси трубопроводов. Эта форма совпадает с формой, полученной ранее расчетным путём.5 Выявлены диапазоны длин участков трубопроводов (от 0 до 25 мм, от 85 до 140 мм, от 155 до 200 мм, от 275 до 325 мм, от 340 до 400 мм), при которых собственные частоты системы «кориолисов расходомер - трубопроводы» далеки и от рабочей и от кориолисовой частот.
6 Проведен расчет абсолютно податливого закрепления
(имитирующего закрепление расходомера на стенде на сильфонах) и установлено, что в этом случае собственная частота системы «кориолисов расходомер - трубопроводы» располагается на 8% ниже рабочей. Таким образом, закрепление на сильфонах позволяет выполнить частотную отстройку системы «кориолисов расходомер - трубопроводы» от рабочей частоты прибора.
