DTR CPT - COMMON SA

ul. Aleksandrowska 67/93
PRZEPŁYWOMIERZE
TURBINOWE
CPT-01
91-205 Łódź
tel: (0-42) 613 56 00
fax: (0-42) 613 56 98
INSTRUKCJA TECHNICZNA
Łódź, maj 2001 r.
Uwaga: COMMON S.A. zastrzega sobie prawo modyfikacji konstrukcji przepływomierzy
z zachowaniem spełnienia odpowiednich wymagań odnośnie dokładności i bezpieczeństwa.
0
Spis treści
I.
ZASTOSOWANIE I BUDOWA
str. 2
I.1. Zastosowanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
I.2. Zasada działania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
I.3. Opis konstrukcji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
I.3.1. Urządzenia odczytowe i wyjścia pomiarowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
Liczydło mechaniczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
Wyjścia elektryczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
Wyjście elektryczne z główki gazomierza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
Wyjście elektryczne wysokoczęstotliwościowe z korpusu przepływomierza . .
9
Wyjście do pomiaru ciśnienia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
I.3.2. Materiały . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
II.
OZNAKOWANIE PRZEPŁYWOMIERZY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
III.
TRANSPORT I MAGAZYNOWANIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
IV.
INSTALOWANIE PRZEPŁYWOMIERZA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
V.
URUCHOMIENIE PRZEPŁYWOMIERZA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
VI.
USTERKI, NAPRAWY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
VII.
POMIARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
VIII.1. Zasada pomiaru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
VIII.2. Dokładność pomiaru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
VIII. INFORMACJE UZUPEŁNIAJĄCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
1
I. ZASTOSOWANIE I BUDOWA
I.1 Zastosowanie
Przepływomierze turbinowe CPT są przeznaczone do pomiaru objętości
przepływającego gazu. Zostały opracowane w firmie COMMON, przy czym
założenia konstrukcyjne były konsultowane z pionem technicznym Polskiego
Górnictwa Naftowego i Gazownictwa. W standardowych wykonaniach
przepływomierze te są przystosowane do przepływu gazów wyszczególnionych
w tabeli 1 przy ciśnieniu roboczym pmax = 1,6 MPa. Oznaczenie ciśnienia
roboczego maksymalnego należy rozumieć w ten sposób, że przepływomierz
może pracować przy nadciśnieniu od 0 do pmax .
Przepływomierz jest charakteryzowany przez następujące parametry:
nominalną średnicę DN, ciśnienie robocze pmax , maksymalny przepływ Qmax
oraz najmniejszy przepływ Qmin , przy którym błąd przepływomierza mieści się
w zakresie błędów określonym w Warunkach Technicznych Odbioru.
Tabela 1. Lista gazów, do których są przystosowane przepływomierze CPT
w standardowym wykonaniu. Gęstość podana w temp. 20o C
i ciśnieniu 101,325 kPa.
Symbol (wzór)
chemiczny
Gęstość ρ
[kg/m3]
Gęstość względem
powietrza
argon
Ar
1,66
1,38
azot
N2
1,16
0,97
butan
C4H10
2,53
2,1
dwutlenek węgla
CO2
1,84
1,53
etan
C2H6
1,27
1,06
etylen
C2H4
1,17
0,98
gaz ziemny
≈CH4
ok. 0,75
ok. 0,63
hel
He
0,17
0,14
metan
CH4
0,67
0,55
propan
C3H8
1,87
1,56
tlenek węgla
CO
1,16
0,97
wodór
H2
0,084
0,07
powietrze
-
1,20
1
biogaz
-
nieokreślona
nieokreślona
Gaz
2
Tabela 2. Zasadnicze wymiary i kod cyfrowy oznaczania przepływomierzy
CPT-01 w zakresie DN50 ÷ DN150.
Oznaczenie
nominalnej
średnicy
Oznaczenie
wielkości
przepływomierza
Przepływ
maksymalny
Qmax
Przepływ minimalny Qmin
dla przepływomierzy
na ciśnienie1,6 MPa
przy zakresowości :
1:10
1:20
1:30
Objętość gazu Cyfrowy
odpowiadająca
kod
jednemu
wielkości
impulsowi
przepływoLF
mierza
-
-
[m3/h]
[m3/h]
[m3/h]
[m3/h]
[m3/impuls]
-
DN 50
G 40
G 65
G 100
G 160
G 250
G 160
G 250
G 400
G 400
G 650
G 1000
65
100
160
250
400
250
400
650
650
1000
1600
6
10
16
25
40
-
5
8
13
20
13
20
32
32
50
80
8
13
20
20
32
50
0,1
14....
15....
21....
22....
23....
32....
33....
34....
44....
45....
41....
DN 80
DN 100
DN 150
1
1
1
10
Zasadnicze parametry seryjnie produkowanych przepływomierzy COMMON są
zestawione w tabeli 2. Tabeli tej nie należy jednak traktować jako aktualnej
oferty handlowej; informacji na ten temat udziela Dział Marketingu firmy
(nr telefonu podany na stronie tytułowej).
I.2. Zasada działania
Przepływomierz turbinowy działa na zasadzie proporcjonalności
prędkości obrotowej wirnika turbiny do prędkości liniowej, a więc i strumienia
objętości przepływającego gazu w określonym zakresie wielkości przepływu.
Zakres ten wynika z praw mechaniki płynów oraz cech konstrukcyjnych
przepływomierzy. Mechanizm liczydła dokonuje sumowania objętości, która
przepłynęła przez przepływomierz, a liczydło wskazuje wartość tej sumy.
3
I.3. Opis konstrukcji
Przepływomierz turbinowy jest zbudowany z czterech podstawowych
zespołów, zilustrowanych na rysunku 1:
1. Zespół korpusu głównego. W skład zespołu korpusu głównego wchodzi
korpus główny wykonywany z profilu wyciskanego, kierownica wlotowa oraz
korki zaślepiające do gniazd przyłączeniowych. W korpusie głównym
znajduje się gniazdo do pomiaru ciśnienia oraz do zabudowania czujnika
indukcyjnościowego HF. Kierownica strumienia, umieszczona przed turbiną,
symetryzuje przepływ gazu i kieruje go na łopatki wirnika turbiny.
2. Zespół pomiarowy. Obejmuje turbinę pomiarową, korpusy wirnika i turbiny,
wałki i przekładnie zębate . Wirnik turbiny jest umieszczony w osi korpusu
przepływomierza i ułożyskowany na dwóch precyzyjnych łożyskach
kulkowych. Zespół przekładni ślimakowych i walcowych redukuje prędkość
obrotową i przekazuje napęd na sprzęgło magnetyczne.
3. Zespół przeniesienia napędu. Zamocowany jest na korpusie głównym
przepływomierza. Obejmuje on podstawę wraz z hermetyczną, gazoszczelną
przegrodą i sprzęgłem magnetycznym. Część napędzająca sprzęgła znajduje
się w strefie gazowej i jest połączona z turbiną przy pomocy przegubowego
wałka. Część napędzana sprzęgła znajduje się na zewnątrz przegrody i jest
połączona z liczydłem.
4. Zespół liczydła. Następuje w nim dalsza redukcja prędkości obrotowej
(przez przekładnię ślimakową i walcową) w celu napędu liczydła
mechanicznego oraz elementów wzbudzających nadajniki sygnałów
elektrycznych. Do zespołu tego należą też nadajniki LF i HF, dla których
gniazda wyjścia sygnałów elektrycznych umieszczome są na osłonie liczydła.
Wymiary gabarytowe i orientacyjne masy przepływomierzy podane są w tabeli
3, a oznaczone na rysunku 14.
I.3.1. Urządzenie odczytowe i wyjścia pomiarowe
W konstrukcji przepływomierzy CPT-01 przewidziano urządzenie
odczytowe w postaci liczydła mechanicznego oraz wyjścia elektryczne i wyjście
ciśnienia. Wyjścia te umożliwiają kontrolę pracy przepływomierza
i przyłączenie osprzętu zewnętrznego. Ich usytuowanie na przepływomierzu jest
zilustrowane na rysunku 2.
Wymiary charakteryzujące położenie wyjść pomiarowych są podane
w rozdziale IV - Instalowanie przepływomierza.
4
Liczydło mechaniczne umożliwia bezpośredni odczyt rzeczywistej
objętości gazu, która przepływa przez przepływomierz przy danym ciśnieniu i w
danej temperaturze. Licznik jest widoczny przez wziernik umieszczony na
przedniej stronie zespołu liczydła. Zespół liczydła jest obrotowy w zakresie ok.
3400, co umożliwia ustawienie licznika w praktycznie dowolnym kierunku.
hermetyczna przegroda
sprzęgło magnetyczne
wirnik turbiny
kierownica
Rys.1. Przepływomierz turbinowy CPT-01 w przekroju
Wyjścia elektryczne
Wyjścia sygnałów elektrycznych mogą być dwóch rodzajów: niskiej
częstotliwości (LF-low frequency) oraz wysokiej częstotliwości (HF-high
frequency). Rozmieszczenie wszystkich możliwych nadajników LF i HF
w liczydle przepływomierza ilustruje rysunek 3, zaś położenie nadajnika HF
w korpusie przedstawiono na rysunku 2. Jak widać, przepływomierz CPT-01
z pełnym wyposażeniem może zawierać:
- dwa nadajniki kontaktronowe CLFK (LF1-1, LF1-2),
- dwa nadajniki indukcyjnościowe CLFI (LF2-1, LF2-2),
- trzy nadajniki wysokoczęstotliwościowe (HF1-1, HF1-2, HF2-1).
W standardowych wykonaniach przepływomierzy CPT-01 jest
zainstalowany tylko jeden nadajnik LF (kontaktronowy LF1-1); nadajnik HF nie
jest instalowany.
5
Wyjście elektryczne z główki przepływomierza.
Nadajniki kontaktronowe LF1 są przewidziane do współpracy z przelicznikiem objętości o zasilaniu bateryjnym lub sieciowo-bateryjnym umieszczonym blisko przepływomierza (do ok. 2 m). Nadajniki indukcyjnościowe,
zarówno niskoczęstotliwościowe LF2 jak i wysokoczęstotliwościowe HF1 mogą
wyjścia elektryczne
z zespołu liczydła
liczydło mechaniczne
nadajnik HF2-1
z turbiny
wyjście pomiaru ciśnienia
(zamknięte korkiem)
Rys.2. Usytuowanie wyjść pomiarowych w przepływomierzach CPT-01
Rys. 3. Rozmieszczenie nadajników LF i HF w liczydle przepływomierza CPT-01.
6
przesyłać sygnały prądowe na znacznie większą odległość (do ok. 200 m,
zależnie od warunków). Ze względu na duży pobór prądu mogą one
współpracować tylko z przelicznikami o zasilaniu sieciowym.
Gniazdo 1
Gniazdo 2
styk
1
4
2
5
3
6
1
4
2
5
3
6
biegunowość
−
+
−
+
−
+
−
+
−
+
−
+
x
x
LF1-1
1
2
x
x
Gniazdo 3
LF2-1
3
4
x
x
x
x
HF1-1
5
6
LF1-2
7
8
x
Gniazdo 4
LF2-2
9
10
x
x
HF1-2
11 12
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
- połączenia standardowe w wersji pełnej
- połączenia alternatywne
Rys. 4. Schemat przyłączeń nadajników przepływomierza CPT-01 umieszczonych w e
liczydła do gniazd wyjść elektrycznych oraz tabela możliwych połączeń między gniazdami.
Nadajniki kontaktronowe LF1 są wzbudzane przez magnes umieszczony
na tulejce osadzonej na końcowym wałku liczydła. Na tym samym wałku
umieszczona jest płytka modulująca pole magnetyczne nadajników
indukcyjnościowych LF2. Zatem częstotliwość impulsów z obydwu rodzajów
nadajników są identyczne. Odpowiadająca jednemu impulsowi nadajnika LF
objętość gazu jest podana w tabeli 2. Nadajniki impulsów wysokiej
7
częstotliwości HF1 są wzbudzane kołem referencyjnym o zębach czołowych
osadzonym na magnesie zewnętrznym sprzęgła Wobec tego częstość impulsów
odpowiada iloczynowi prędkości obrotowej sprzęgła i liczby zębów koła. Liczba
impulsów HF przypadająca na jeden m3 gazu jest ustalana indywidualnie dla
każdego przepływomierza i podana na tabliczce informacyjnej wyjść
elektrycznych
umieszczonej na górnej ściance główki przepływomierza
(rysunek 10).
Kreska umieszczona na tabliczce zamiast liczby impulsów, oznacza
brak odpowiedniego nadajnika.
Schemat połączeń wszystkich nadajników z odpowiednimi gniazdami
wyjść sygnałów elektrycznych jest przedstawiony na rysunku 4.
Wszystkie nadajniki umieszczone w główce są połączone ze stykami
gniazd „Tuchel” C091 31N006 100 6, umieszczonymi na tylnej ścianie osłony
główki przepływomierza. Do gniazd tych powinny być przyłączone przewody z
wtykami 6-stykowymi Tuchel” C091 31H006 100 6. Złącza “Tuchel” zastosowane w przepływomierzach CGR są wykonane w klasie IP67.
W standardowych wykonaniach przepływomierzy CPT jest zainstalowany
tylko jeden nadajnik kontaktronowy LF1-1; nadajnik HF nie jest instalowany.
Dane techniczne wyjścia z nadajnika kontaktronowego LF1:
maks. napięcie przełączane . . . . . 24 V,
maks. prąd przełączany . . . . . . . 100 mA ,
rezystancja styku . . . . . . . . . . . . 0,15 Ω ,
maks. częstotliwość przełączania 500 Hz .
Dane techniczne wyjścia z nadajnika indukcyjnościowego LF2:
napięcie znamionowe . . . . . . . . . . 8,2 V,
prąd nadajnika nieaktywnego . . . <1,2 mA ,
prąd nadajnika aktywnego . . . . . >2,1 mA ,
rezystancja obciążenia . . . . . . . . . . 1 kΩ ,
maks. częstotliwość przełączania 200 Hz.
Na rezystorze obciążenia o wartości 1 kΩ powstaje spadek napięcia
o wartości zależnej od stanu nadajnika (aktywny lub nieaktywny). Przy wyżej
przedstawionych wartościach prądu nadajnika (zgodnych z normą DIN 19234)
napięcie wyjściowe może przyjmować wartości:
- w stanie nieaktywnym UL < 1,2 V,
- w stanie aktywnym UH > 2,1 V.
Charakterystyka napięcia wyjściowego jest przedstawiona na rysunku 5.
8
Uwy[V]
UH
UL
t [s]
Rys. 5. Charakterystyka napięcia wyjściowego nadajników indukcyjnościowych
Dane techniczne nadajnika indukcyjnościowego HF1:
napięcie znamionowe . . . . . . . . . . 8,2 V,
prąd nadajnika nieaktywnego . . . <1,2 mA ,
prąd nadajnika aktywnego . . . . . >2,1 mA ,
rezystancja obciążenia . . . . . . . . . . 1 kΩ ,
maks. częstotliwość przełączania 5 kHz.
Charakterystyka wyjściowego napięcia nadajnika HF1 jest taka sama, jak
w przypadku nadajnika LF2 (rysunek 5).
Wyjście elektryczne wysokoczęstotliwościowe z korpusu przepływomierza
Nadajniki impulsów wysokiej częstotliwości mogą być umieszczone nie
tylko w główce przepływomierza, w zespole przekazania napędu (HF1-1, HF12), ale równierz w korpusie głównym, przy zespole pomiarowym, nad
wirnikiem turbiny (HF2-1).
Rys.6. Wymiary króćca do zamocowania nadajnika impulsów wysokiej częstotliwości HF2-1
9
Elementem modulującym pole magnetyczne nadajnika HF2-1
zainstalowanego w korpusie głównym jest wirnik turbiny. Nadajnik jest
umieszczony w korpusie głównym w gnieździe, którego położenie jest
zilustrowane na rysunkach nr 2 i 14. W gnieździe tym jest wykonany otwór
z gwintem M16 x 1,5 (rysunek 8).
Instalowanie nadajnika HF2-1 w korpusie przepływomierza wymaga
dużej precyzji i posłużenia się elektronicznym sprzętem kontrolnym, więc może
być dokonane tylko przez przedstawiciela producenta przepływomierza lub
przedsiębiorstwo przez niego autoryzowane.
Na obudowie fabrycznie montowanych nadajnikach impulsów HF2-1
znajdują się 4-stykowe wtyki „Tuchel” C091 31W004 100 2. Należy przyłączać
do nich przewody zaopatrzone w gniazda „Tuchel” C091 31D004 100 2.
Nadajnik jest przyłączony do styków „3” i „4” wtyku. Schemat połączenia
nadajnika z obwodem pomiarowym jest przedstawiony na rysunku 7.
+8,2V
wtyk
2 3
1
gniazdo
4
R=1kΩ
Rys.7. Schemat przyłączenia do nadajnika impulsów wysokiej częstotliwości HF2-1
Charakterystyka wyjściowego napięcia wszystkich nadajników HF przy
zastosowaniu przedstawionych schematów przyłączenia jest taka sama, jak
w przypadku nadajnika LF2 (rysunek 5).
Liczba impulsów HF przypadająca na jeden m3 gazu jest ustalana
indywidualnie dla każdego przepływomierza i podana na tabliczce
informacyjnej wyjść elektrycznych (rysunek 10), umieszczonej na górnej
powierzchni liczydła.
Kreska umieszczona na tabliczce zamiast liczby impulsów oznacza
brak odpowiedniego nadajnika.
Wyjście HF jest szczególnie przydatne do śledzenia zmian wielkości
strumienia czynnika płynącego przez gazomierz.
10
Wyjście do pomiaru ciśnienia (otwór impulsowy)
Otwór wykorzystywany do pomiaru ciśnienia jest umieszczony w
korpusie głównym w miejscu wskazanym na rysunku 2. W otworze jest
wykonane gniazdo gwintowane M12x1,5 (rysunek 8). Sposób wykorzystania
tego wyjścia zależy od przyłączonego osprzętu (patrz: rozdz. VII - Pomiary).
Rys.8. Wymiary króćca pomiaru ciśnienia
I.3.2.Materiały
Materiały zastosowane do budowy przepływomierzy CPT-01 zapewniają
konieczną odporność na korozję. Są one również iskrobezpieczne, spełniając
wymagania w zakresie ochrony przeciwwybuchowej, co potwierdza orzeczenie
Kopalni Doświadczalnej „Barbara” i cecha Exia IIC T6, umieszczona na
tabliczce znamionowej.
• Korpus główny i obudowa zespołu liczydła wykonane są ze stopu aluminium.
Materiał ten jest atestowany. Z zewnątrz korpus i obudowa pokryte są
powłoką lakierniczą.
• Kierownica wykonana jest z tworzywa sztucznego - westamidu.
• Wirnik, korpus turbiny wykonywane są ze stopu aluminium.
• Elementy mechanizmu (wałki, łożyska, ślimaki) są wykonywane ze stali
nierdzewnej.
• Kółka zębate i ślimakowe są wykonane z hostaformu.
• Przezroczysta szybka liczydła wykonana jest z poliwęglanu.
11
II. OZNAKOWANIE PRZEPŁYWOMIERZY
Dane
dotyczące
podstawowych
parametrów
technicznych
przepływomierza są podane na tabliczce znamionowej, zamocowanej na
czołowej stronie pokrywy liczydła (rysunek 9). Na tej samej tabliczce jest też
umieszczony numer fabryczny przepływomierza. Dwie pierwsze cyfry tego
numeru stanowią kodowe oznaczenie wielkości przepływomierza, według opisu
zawartego w tabeli 2.
Na tabliczce informacyjnej górnej (rysunek 10) są podane parametry
wyjść elektrycznych (niskiej i ewentualnie wysokiej częstotliwości).
Przy
wyjściach
elektrycznych
(na
tylnej
ściance
liczydła
przepływomierza) jest umieszczona tabliczka informacyjna z oznaczoną
numeracją styków (rysunek 11).
Na górnej powierzchni korpusu jest umieszczony znak wskazujący
kierunek przepływu gazu (rysunek 12)
Przy wyjściu do pomiaru ciśnienia jest umieszczona odpowiednia naklejka
ze znakiem informacyjnym (rysunek 13).
Rys.9. Tabliczka znamionowa
Rys.10. Tabliczka informacyjna wyjść elektrycznych
12
III. TRANSPORT I MAGAZYNOWANIE
Rys.11. Tabliczka informacyjna numeracji styków
Rys.12. Znak kierunku przepływu
Rys.13. Znak informacyjny wyjścia do pomiaru ciśnienia
III. TRANSPORT I MAGAZYNOWANIE
Przepływomierz turbinowy jest precyzyjnym urządzeniem pomiarowym
i powinien być traktowany z odpowiednią ostrożnością.
Należy przestrzegać następujących zasad:
• W czasie transportu niedopuszczalne jest rzucanie przepływomierza,
przewracanie go, czy też poddawanie silnym wstrząsom (np. wskutek
szybkiego przewożenia na nieresorowanym wózku).
• Niedopuszczalne jest chwytanie przepływomierza za obudowę zespołu
liczydła.
• Pokrywki lub inne osłony założone fabrycznie na otworach przepływomierza
należy zdejmować nie wcześniej, niż bezpośrednio przed jego instalowaniem.
13
IV. INSTALOWANIE PRZEPŁYWOMIERZA
• Miejsce magazynowania powinno zabezpieczać przepływomierz przed
opadami atmosferycznymi, a także - w miarę możliwości - przed
zawilgoceniem.
• Należy dbać o stan plomb zabezpieczających i plomb instalacyjnych
założonych na przepływomierzu. Uszkodzenie ich grozi utratą ważności
legalizacji.
IV. INSTALOWANIE PRZEPŁYWOMIERZA
Przed zainstalowaniem przepływomierza należy się upewnić, czy jest on
dostosowany do parametrów ruchowych charakteryzujących instalację.
W szczególności trzeba zwrócić uwagę na następujące informacje, podane na
tabliczce znamionowej:
• Dopuszczalne nadciśnienie wewnątrz przepływomierza pmax [MPa],
3
• Maksymalny przepływ rzeczywisty Qmax [m /h].
Dopuszcza się przekroczenie maksymalnego obciążenia przepływomierza w
szczycie nie więcej niż o 20%, w czasie nie dłuższym niż 30 min.
Należy się również upewnić, czy przepływomierz jest przystosowany do
takiego położenia, jakie przewiduje użytkownik. Pionowe usytuowanie kanału
przepływomierza może być korzystne wówczas, gdy w gazie znajdują się
skropliny. Przepływ gazu powinien wówczas zachodzić tylko w kierunku z góry
na dół.
Niedopuszczalne jest usytuowanie przepływomierza wlotem do dołu !
Przepływomierz nie powinien znajdować się w najniższym punkcie linii
instalacyjnej, gdyż tam mogą zalegać skropliny i zanieczyszczenia.
Przepływomierze turbinowe powinny być instalowane w pomieszczeniach
zamkniętych lub pod odpowiednimi osłonami. Niedopuszczalne jest narażanie
przepływomierza na opady atmosferyczne lub opady innych substancji (np.
pyłów).
Przepływomierz musi być wstawiony między rury o takiej samej średnicy
nominalnej, jak nominalny przelot przepływomierza, przy czym należy
zapewnić odpowiednie odcinki proste przed i za przepływomierzem, a także
odpowiednie osiowanie przepływomierza względem rur.
14
W projektowaniu przestrzeni dla przepływomierza mogą być pomocne
wymiary podane w tabeli 3, zilustrowane na rysunku 14.
Tabela 3. Podstawowe wymiary i masy przepływomierzy CPT-01
DN
A
B
C
D
E
F
G
H
Masa
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
kg
50
80
100
150
100
120
150
180
65
80
100
127
18
21
29
50
32
38
53
76
140
150
165
190
65
77
91
116
199
211
225
243
252
278
305
351
3,6
5,3
7,4
11,6
Rys.14. Podstawowe wymiary przepływomierzy turbinowych CPT-01
Zanieczyszczenia znajdujące się w gazie mogą uszkodzić mechanicznie
wirnik oraz zmniejszyć dokładność pomiaru. W związku z tym konieczne jest
zastosowanie przed przepływomierzem filtru o skuteczności nie gorszej, niż 10
µm (szczególnie w przypadku przepływu gazu silnie zanieczyszczonego). Poza
tym rurociąg powinien być przedmuchany przed założeniem przepływomierza
w celu usunięcia resztek po spawaniu i innych zanieczyszczeń.
15
Wytwórca nie odpowiada za uszkodzenia lub zatrzymania
przepływomierza wynikające z niedostatecznej filtracji
przepływającego gazu.
W początkowym okresie pracy nowej instalacji może być korzystne
założenie sita ochronnego przed przepływomierzem. Należy jednak pamiętać, że
po ewentualnym zapchaniu takie sito może zostać zniszczone przez ciśnienie
gazu, a jego resztki mogą poważnie uszkodzić wirnik przepływomierza. W
związku z tym należy zapewnić kontrolę spadku ciśnienia na sicie, a jeżeli nie
jest to możliwe, to po kilku tygodniach powinno ono zostać usunięte.
Użytkownik przepływomierza powinien zwrócić uwagę na pewne
niebezpieczeństwo związane ze zmianą natężenia przepływu. Jeżeli przez długi
czas od oddania instalacji do użytku przepływ jest stosunkowo niewielki, to
zanieczyszczenia montażowe (np. resztki po spawaniu) pozostają przed
przepływomierzem. Dopiero po znacznym zwiększeniu natężenia przepływu gaz
może porwać te zanieczyszczenia i w efekcie uszkodzić przepływomierz. Z tego
względu sito ochronne może okazać się pożyteczne właśnie w okresie
dochodzenia do maksymalnej wydajności instalacji. W każdym razie w interesie
użytkownika
leży
zabezpieczenie
wirnika
przepływomierza
przed
mechanicznymi uszkodzeniami.
Przed ostatecznym zamontowaniem przepływomierza należy sprawdzić,
czy jest on właściwie skierowany, tzn. czy zwrot strzałki na korpusie
przepływomierza jest zgodny z przepływem gazu.
Do zamontowania przepływomierza pomiedzy kołnierzami rurociągu
powinny być użyte śruby dwustronne zgodne z wymaganiami określonymi w
normach: PN-68/H-74302 i PN-68/H-74303. Do standardowych kołnierzy z
przylgami zgrubnymi mogą być stosowane uszczelki płaskie (wg PN-86/H74374/02) dla pmax= 1,6 MPa.
Niewykorzystane gniazda wyjść elektrycznych muszą pozostać
zamknięte zaślepkami fabrycznymi z plombami instalacyjnymi.
Do każdego przepływomierza turbinowego firmy COMMON dołączony
jest wtyk 6-stykowy „Tuchel” C091 31H006 100 6, który może być użyty w
celu przyłączenia korektora do wyjścia elektrycznego niskiej częstotliwości
(jeżeli korektor nie jest fabrycznie przyłączony do przepływomierza);
16
Ponadto firma COMMON może odpłatnie dostarczyć inne akcesoria, jak
np. uszczelki kołnierzy, śruby złączne z podkładkami i nakrętkami, rurkę do
wyprowadzenia ciśnienia z przepływomierza do przetwornika ciśnienia, zawór
trójdrogowy, który umożliwia odcięcie ciśnienia od przetwornika oraz jego
kontrolę za pomocą manometru kontrolnego lub kalibratora ciśnienia. Możliwe
jest także dokupienie korektora objętości do już zainstalowanego
przepływomierza.
Należy pamiętać, że wszelkie działania związane z przyłączaniem
dodatkowych urządzeń do przepływomierza są związane z zerwaniem
plomb instalacyjnych na przepływomierzu i wobec tego mogą być
wykonane tylko przez przedstawiciela zakładu gazowniczego lub
producenta .
Przepływomierz wywołuje nieunikniony spadek ciśnienia w rurociągu.
Wartość tego spadku dla przepływomierzy CPT-01 przy gęstości ρ0 wynoszącej
1 kg/m3 może być odczytana z wykresu na rysunku 15. W rzeczywistych
warunkach stratę ciśnienia ∆prz oblicza się ze wzoru:
ρ pa + p
∆p rz =
∆p
ρo pa
gdzie: ρ - gęstość gazu wg tabeli 1,
pa - ciśnienie atmosferyczne (p a ≅ 0,1 MPa ≅ 1 bar),
p - nadciśnienie gazu przed turbiną,
∆p - spadek ciśnienia w warunkach odniesienia (wg rysunku 15).
1000
p [Pa]
DN100
DN150
100
DN50
DN80
10
1
10
100
Q [m3/h] 1000
Rys.15. Strata ciśnienia na przepływomierzach turbinowych CPT-01
przy gęstości odniesienia ρo = 1 kg/m3
17
V. URUCHOMIENIE PRZEPŁYWOMIERZA
W typowym przypadku zabudowy przepływomierza, tzn. instalacji z
obejściem (rysunek 16), przebieg uruchamiania przepływomierza powinien być
następujący:
1) Przepływomierz jest instalowany przy zamkniętych zaworach 1 i 2, zaś
otwartym zaworze obejścia 4. Zawór 3 pozostaje otwarty w celu
odpowietrzenia.
2) Po dokręceniu śrub łączących przepływomierz z rurociągiem należy powoli
otwierać zawór 5.
3) Po stwierdzeniu, że w gazie uchodzącym przez zawór 3 zawartość tlenu jest
mniejsza niż 2 % , należy zamknąć ten zawór.
4) Gdy licznik przepływomierza przestaje wskazywać przepływ (towarzyszący
napełnieniu odcinka pomiarowego), należy zamknąć zawór 5, otworzyć
zawór 1 i powoli otworzyć zawór 2.
5) Po pełnym otwarciu zaworu nr 2 można zamknąć zawór obejścia (4)
5
3
1
2
4
Rys.16. Schemat układu pomiarowego z obejściem („bajpasem”)
Przy odłączeniu przepływomierza należy postępować odwrotnie, tzn.:
1) najpierw otworzyć zawór obejścia 4,
2) powoli zamykać zawór 2,
3) zamknąć zawór 1,
4) powoli opróżniać odcinek pomiarowy za pomocą zaworu 3.
W innych przypadkach zabudowy należy postępować wg tej samej
zasady, tzn. bardzo wolno otwierać i zamykać przepływ gazu przez turbinę
przepływomierza. Nagła zmiana przepływu wywołana gwałtownym otwarciem
zaworu może być przyczyną uszkodzenia łożyskowania turbiny wskutek dużej
różnicy ciśnień przed i za turbiną.
18
VI. USTERKI, NAPRAWY
Jeżeli zachodzi niebezpieczeństwo przeciążenia przepływomierza w
trakcie eksploatacji (tzn. przekroczenia Qmax o więcej, niż 20 %), to zaleca się
stosowanie kryzy ograniczającej. Kryza powinna być zamontowana
w odległości 5÷10 nominalnych średnic (DN) za przepływomierzem. Wymiary
kryzy są dobierane indywidualnie na podstawie średnicy nominalnej, wielkości
przepływu, ciśnienia i temperatury gazu. Na życzenie odbiorcy firma
COMMON może zaprojektować i dostarczyć odpowiednią kryzę.
Po zainstalowaniu przepływomierza należy zwrócić uwagę na
prawidłowość wskazań. Każde kółko liczydła powinno płynnie się obracać oraz
po pełnym obrocie wywoływać zmianę położenia sąsiedniego lewego kółka o
1/10 obrotu. Normalnym odgłosem towarzyszącym pracy przepływomierza jest
monotonny szum.
VI. USTERKI , NAPRAWY
Gdyby w trakcie eksploatacji przepływomierza wystąpiły jakiekolwiek
nieprawidłowości (np. nierównomierny bieg lub zatrzymanie liczydła,
podwyższony poziom szumów, terkotanie), to należy zgłosić przepływomierz do
naprawy.
Do napraw przepływomierza uprawniony jest tylko producent
lub przedsiębiorstwo przez niego autoryzowane.
Po naprawie wymagającej zerwania plomb zabezpieczających
konieczne jest powtórne wzorcowanie przepływomierza
Konstrukcja przepływomierzy CPT zapewnia pełne bezpieczeństwo.
Żaden rodzaj awarii układu pomiarowego (mechanicznego ani elektrycznego)
nie wywołuje konieczności zamknięcia przepływu gazu przez przepływomierz.
Przepływomierze CPT są objęte gwarancją producenta. Postępowanie z
tytułu gwarancji i rękojmii jest zgodne z ogólnymi przepisami prawa
handlowego.
19
VII. POMIARY
VII.1. Zasada pomiaru
Ponieważ przepływomierz rejestruje przepływ rzeczywistej objętości
gazu, więc w celu wyznaczenia objętości odniesionej do warunków normalnych
trzeba dokonać odpowiedniego przeliczenia wg wzoru:
Vn =
V1 p + p a
V1 p 1 Tn
⋅
⋅
= 2,696 ⋅
Z t + 273,15
Z p n T1
gdzie: Vn [m3] - objętość gazu w warunkach normalnych,
V1 [m3] - zmierzona objętość gazu,
Z [ - ] - względny współczynnik ściśliwości gazu ; Z≅1; oblicz. wg ZN-G-4004:1995
pn[kPa] - ciśnienie w warunkach normalnych (p n=101,325 kPa),
p1[kPa] - ciśnienie absolutne gazu przed turbiną,
p [kPa] - nadciśnienie gazu przed turbiną,
pa[kPa] - ciśnienie atmosferyczne
Tn [K] - temperatura bezwzględna w warunkach normalnych (T n=273,15 K),
T1 [K] - temperatura bezwzględna gazu,
t [oC] - temperatura gazu
Zmierzona objętość gazu V1 jest wyznaczona z różnicy wskazań liczydła
przepływomierza na początku i na końcu okresu obliczeniowego. Nadciśnienie
gazu p lub ciśnienie absolutne p1 jest mierzone w otworze impulsowym w
korpusie przepływomierza. Pomiar temperatury powinien być dokonywany w
odcinku odpływowym w miejscu zgodnym z wymaganiami normy zakładowej
PGNiG ZN-G-4008:1995 [Pomiary paliw gazowych. Gazomierze turbinowe.
Budowa zestawów montażowych].
VII.2. Dokładność pomiaru
Pomiar objętości gazu przepływającego przez przepływomierz jest zawsze
obarczony błędami. Na niedokładności pomiaru składają się:
• błędy wynikające z charakterystyki metrologicznej przepływomierza,
• błędy wywołane przez zaburzenia w strumieniu czynnika wpływającego do
przepływomierza
20
Charakterystyka metrologiczna przepływomierza jest zilustrowana na
rysunku 17. Krzywa błędów przy legalizacji pierwotnej musi się mieścić w polu
określonym przez następujące dopuszczalne błędy:
±3 % przy obciążeniach Qmin< Q < Qt
±1,5 % przy obciążeniach Qt < Q < Qmax
gdzie Qt = 0,2 Qmax dla przepływomierzy o zakresowości obciążeń
Qmin : Qmax = 1:5 , 1:10 i 1:20
Qt = 0,15 Qmax dla przepływomierzy o zakresowości obciążeń
Qmin : Qmax = 1:30
W celu wyeliminowania zaburzeń w strumieniu czynnika (asymetrie,
zawirowania) stosuje się odpowiednio długie odcinki proste przed
przepływomierzem, prostownice strumienia (np. prostownice Sprenkla
oferowane przez firmę COMMON ) oraz odpowiednio ukształtowane
kierownice w samym przepływomierzu. Zastosowanie tych środków
technicznych praktycznie zapewnia wyeliminowanie asymetrii przepływu i
zawirowań.
Rys.17. Przykładowa charakterystyka metrologiczna przepływomierza turbinowego
21
VIII. INFORMACJE UZUPEŁNIAJĄCE
Z przepływomierzem dostarczana jest krzywa wzorcowania
Rys.18. Punkty umieszczania plomb na przepływomierzach CPT-01
Na połączeniach części nie podlegających demontażowi przy instalowaniu
przepływomierza są umieszczone plomby zabezpieczające z cechą producenta
lub upoważnionego laboratorium (nr 1, 2, 3, 4, 6, 8 i 9 na rysunku 18).
Zachowanie plomb z cechami fabrycznymi i plomb zabezpieczających
jest warunkiem uznania gwarancji.
Na plombach instalacyjnych, zakładanych na przyłączu przetwornika
ciśnienia (nr 5) i na nadajnikach HF (nr 7) są odciśnięte cechy producenta,
dystrybutora gazu lub upoważnionego instalatora. Ponadto plomby instalacyjne
powinny być założone na zaślepkach (korkach) niewykorzystanych wyjść
elektrycznych oraz na ewentualnie założonym zaworze trójdrogowym
związanym z korektorem (patrz rozdz. VIII.3).
Łódź, maj 2001 r
COMMON S.A.
22