Количество, тип арматуры и места установки приборов измерения и контроля давления должны выбираться разработчиком технологического проекта исходя из конкретных условий эксплуатации и требований правил [6-6, 6-7].
Типовая условная схема комплектации узла прибора измерения или контроля давления представлена на рис. 6.1. Такая комплектация является одной из наиболее полных и применяется в условиях высоких давлений и больших температур измеряемых сред. При несущественных значениях давления и температуры, а также при невысокой категории ответственности технологического процесса инженерно-конструкторские разработчики отдельными составляющими комплектации могут пренебрегать.
Технологический объект 1 на рис. 6.1 рассматривается как место (точка), где необходимо произвести или производить измерение(я) давления. Наиболее типовыми объектами являются трубопроводы, коллекторы, сосуды, включая цистерны, и др.
Рис. 6.1. Типовая схема комплектации узла прибора измерения давления.
1 — технологический объект; 2 — элемент подсоединения; 3 — запорная арматура; 4 — соединительная линия;
5 — сервисная арматура; 6 — прибор измерения или (и) контроля давления.
Отбор пробы в промышленных условиях, в отличие от исследовательских режимов, когда определяют эпюры распределения динамического давления по сечению трубопровода, реализовывают от стенки трубопровода без ввода элементов отбора в поток.
Элемент подсоединения 2 (рис. 6.1) предназначен для подключения запорной арматуры или соединительной линии к технологическому объекту. В качестве такого элемента применяют (в зависимости от параметров измеряемой среды) бобышки с соответствующими механическими и прочностными характеристиками (см. раздел 5.3) или (при малых давлениях) специальные отборные устройства (см. ниже).
Запорная арматура 3 (рис. 6.1) предназначена для отключения подводящих коммуникаций (отводов или импульсных линий) при необходимости их оперативного обслуживания или ремонта без останова технологического процесса, что можно наблюдать в условиях ответственных энергетических технологий. В качестве запорной арматуры, как правило, используют клапаны запорные игольчатые (КЗИ).
Соединительная линия 4 (рис. 6.1) обеспечивает соединение запорной арматуры 3 или непосредственно бобышки с сервисной арматурой 5 и, соответственно, с измерительным прибором 6. Может самостоятельно или в комплексе с дополнительными устройствами снижать температуру измеряемой среды до номинальной.
В качестве соединительных линий могут использоваться различных конструкций отводы, импульсные трубки, соединительные рукава. Отводы детально описаны в разделе 5.3.
Импульсные линии, называемые импульсными трубками, соединительными каналами и др., будут рассмотрены ниже.
Капиллярные отводы отличаются от импульсных линий меньшей длиной (обычно до 5 м), меньшим диаметром и возможностью ручной укладки и переукладки линии соединения прибора и вспомогательного устройства или коммуникации.
Сервисная арматура 5 (рис. 6.1) предназначена для выполнения следующих функций:
• подключения прибора к соединительной линии;
• отключения прибора от соединительной линии для ремонта или сервисного обслуживания без останова технологического процесса;
• продувки импульсной линии;
• проверки установки прибора на «О» или слива измеряемой среды из внутренней полости прибора перед его демонтажом;
• периодической проверки показаний на контрольной точке;
• периодической поверки.
Рекомендуемые способы монтажа бобышек на трубопроводе показаны на рис. 6.2. Для газовых сред бобышку рекомендуется монтировать на верхней образующей трубопровода. При работе с жидкими потоками, когда могут иметь место газовые включения, бобышку устанавливают на боковой поверхности трубопровода или под наклоном. С целью исключения засорения отборных отверстий, скопления различного рода включений нежелательно монтировать бобышку на нижней образующей трубопровода.
а б в
Рис. 6.2. Способы установки бобышек на трубопроводе.
а — на вертикальной образующей; б — горизонтальной стенке; в — отвод под наклоном.
1 — трубопровод; 2 — бобышка.
Бобышка 2 при различных вариантах изготовления приваривается к трубопроводу 1 без непосредственного ввода этого устройства в отборное отверстие. Причём при изготовлении в трубопроводе отверстия электро- или газосваркой необходимо избегать наплывов и окалин, а при изготовлении отверстия сверлением — заусенцев на внутренней поверхности трубопровода.
Для давлений до 20 МПа и температуры 450°С бобышки изготовляются по типовым чертежам. Для сред более высоких параметров они проектируются индивидуально. Рекомендуемый внутренний диаметр бобышек, сифонных отводов, импульсных линий для жидкостей, паров составляет 6-15 мм, но для иных сред это значение может существенно изменяться (см. разделы 6.1 и 6.2). Основным требованием является исключение появления эффекта «дросселя», когда при изменениях величины давления измеряемой среды происходит запаздывание импульса давления, поступающего из импульсной линии. Отверстие малого диаметра зачастую приводит к загрязнению пробоотборников и, соответственно, к засорению всей линии.
Отбор давления и, соответственно, монтаж бобышек рекомендуется осуществлять на прямолинейном участке технологического трубопровода на максимальном расстоянии от запорных и регулирующих устройств, поворотов, тройников, фланцев и других гидравлических сопротивлений.
Для исключения или уменьшения влияния температуры измеряемой среды на результат измерения при t > 70°C рекомендуется применять различного рода понижающие температуру устройства. Ранее были широко распространены U-образные сифонные отводы (рис. б.Зв), которые сейчас заменяются на петельные (рис. б.Зг), отличающиеся меньшей металлоёмкостью и большей жёсткостью конструкции.
а б
Рис. 6.4. Узел отбора при низких давлениях.
а — на вертикальной образующей; б — на горизонтали.
1 — газоход с металлической обшивкой; 2 — отборное устройство; 3 — пробоотборник; 4 — пробка; 5 — импульсная линия.
Сифонные U- и кольцеобразные отводы (рис. 6.3в, г, д) используются для соединения пробоотборника с измерителем давления. Во многих случаях роль пробоотборника, как это зачастую имеет место на прямой верхней образующей (рис. 6.3а) и с боковым гибом (рис. 6.36), может выполнять свободный конец сифонного отвода. К другому концу сифонного отвода приваривается штуцер с внешней резьбой для подсоединения к трёхходовому крану или игольчатому клапану.
Узлы отбора низких значений избыточного или вакуум-метрического давлений из газовоздушных потоков на теплоэнергетических объектах имеют конструктивные отличия (рис. 6.4). Основным является установка отборного устройства 2 и пробоотборника 3 под наклоном в сторону отбора — газохода 1.
Рис. 6.5. Узел отбора с циклоном.
1 — газоход; 2 — пробоотборник с отборным устройством; 3 — циклон;
4 — импульсная линия; 5 — пробка прочистки циклона; 6 — тангенциальный подвод пробы.
Пробка 4 предназначена для периодической прочистки пробоотборника.
При работе с газовоздушными потоками, содержащими большое количество взвешенных твёрдых частиц различных размеров, в узле отбора пробы давления может устанавливаться циклон (рис. 6.5), выполняющий роль как сепаратора, разделяющего газовую и твёрдую составляющие анализируемого потока, так и демпферного объёма, сглаживающего пульсирующее давление.
Анализируемая проба газовоздушного потока из газохода 1 с помощью пробоотборника с отборным устройством 2 и подвода б тангенциально вводится в циклон 3, где происходит разделение твёрдой и газовой фаз. Газовый поток посредством импульсной линии 4 подводится к измерительному прибору.
