Измерение давления нефти и газа

Измерение давления является одним из самых главных видов измерений в любых отраслях промышленности. Надежность измерения давления гарантирует безопасность и целостность установки, а также требуется во многих процессах учета расхода жидкостей, измерения абсолютного и дифференциального давления в коррозионных и абразивных средах. Для измерения давления используют манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры, датчики давления.

Общие сведения о приборах, измеряющих Р

В зависимости от назначения приборы для измерения давления делятся на след осн группы:

• манометры (для измерения избыточного давления),
• вакуумметры (Рвак),
• мановакууметры (для измерения вакуум и избыточ давления),
• барометры (Ратм),
• дифманометры (измерение разности давлений).

Классификация по принципу действия:

• жидкостный барометр,
• пружинный барометр,
• грузопоршневые барометр,
• барометр с дистанционной передачей показаний.

По метрологическому назначению: образцовые барометры (приборы, предназначенные для проверки других измерительных приборов; класс точности 0,05; 0,2 – грузопоршневые манометры; 0,16; 0,25; 0,4 – пружинные манометры) и рабочие барометры.

Технические барометры, самопишущие барометры, виброустойчивые барометры, коррозионностойкие барометры, сигнализирующие барометры, точных измерений, образцовые барометры, дифференциальные барометры, дифференциально самопишущие барометры.

Измерение общих давлений

Трубка Бурдона:

• Отсчетная стрелка
• спиральная трубка
• зубчатый сектор
• штуцер

Диапазон 10 в 4 – 10 в 9 Па. Погрешность 5 процентов. Перемещение конца трубки: Х = (Ратм – Р) (А1-А2)/с, А1 и А2 – площади наружной и внутренней поверхности трубки, с – жесткость трубки.

Устройство барометра с трубчатой пружиной (представляет собой кругообразные согнутые трубки с овальным поперечным сечением).

Принцип действия датчиков измерения давления: датчик с керамической мембранной и металлической.

Жидкостные барометры: с открытым коленом (Рср = Ратм), с закрытым коленом (Рср = 0). Диапазоны: 10 в 5 – 10 в 3 для ртути, 10 в 5 – 1 Па (масло).Погрешность отсчета h = 0,1 мм. Перепад высот жидкости h= (Рср – Р)/g

Измерение низких давлений

Тепловые преобразователи: а) Термонодный преобразователь (нить накала, термопара, стеклянный и металлический баллон); б) Преобразователь сопротивления ( Iн – ток накала нити, R – реостат регулировки тока накала). Диапазон: 5*10 в 3 – 10 в -1 Па

Электронные преобразователи: а) - с внешним коллектором, 1 – коллектор ионов, 2 – спиральная сетка, 3 – вольфрамовый катод. Диапазон: 1- 10 в -5 Па. б) с осевым коллектором. Диапазон 1 – 10 в -8 Па. в) с магнитным коллектором, 1 – коллектор, 2 – катушка, создающая магнит поле, 3 – анод, 4 –термоэлектронный катод. Диапазон 1 – 10 в -9 Па.

Магнитные преобразователи: 1- анод, 2-катод, 3-защитный экран, 4-полюса постоянного магнита. Диапазон 10-10 в -11 Па. Траектория электронов – циклоида, образуемая окружностью диаметра. D = 2mE/e(B^2). Разрядный ток Iр=а*(р^n) – пост прибора, а=10 в -2, n=1-1,4

Измерение высоких давлений

Поршневые манометры

Измеряемое давление: Р1=G/(r^2+ r(R-r)), G – вес поршня и груза, r – радиус поршня, R – радиус цилиндра. Диапазон до 10000атм. Точность при учете всех поправок до 10 в -5.
Упругоэлектрические преобразователи.

Емкостные преобразователи: изменение емкости между пластинами 2-2 конденсатора обусловлено зависимостью диэлектрич проницаемости ж-тей от Р. Диапазон до 1000атм. Точность 1 процент

Преобразователи избыточного Р (высоконадежный чувствительный элемент емкостного типа с силиконовым заполнителем; высокая точность 0,07процент ; минимальное влияние окр среды; гибкость применения; гибкость к токовой нагрузке)

Пьезоэлектрические преобразователи: 1 –поршень, 2 – тензодатчик, 3 – электроды, 4 – вольтметр. Диапазон 1-5000атм.

Магнитоупругие преобразователи: 1 – корпус, 2 – поршень, 3 –деформируемый цилиндр из ферромагнит материала, 4 – катушка для измерения магнит прониц-ти.

Область применения - до нескольких тысяч атмосфер (в том числе - при измерениях давления пород в горных выработках).