بخشی از مقاله
چکیده
در این مطالعه شبیه سازی عملکرد پروور1 لوله ای دو جهته، در سرعت های m/s َ وٍ برای نفت سفید و دو نوع نفت خام به منظور پیش بینی میتر فاکتور2 - ضریب تصحیح جریان سنج - ، با استفاده از روش های مبتنی بر دینامیک سیالات محاسباتی - CFD - مورد بررسی قرار گرفته است . بدلیل شرط مرزی متحرک، از مشهای متحرک در میدان جریان استفاده شده است.
در مرحله اول شبیه سازی، از لوله ی پروور بدون توپک برای داشتن جریان کامًلا توسعه یافته در بخش کالیبراسیون استفاده شده است، سپس شبیه سازی به همراه توپک با حفظ شرایط مرحله اول صورت گرفته است . برای دستیابی به کمترین خطای ممکن، از مدل های آشفتگی k- و k- برای شبیهسازی اغتشاش در جریان استفاده شده است .
جهت اعتبار سنجی نتایج شبیهسازی، ضریب اصطکاک بدست آمده برای جریان، با روابط تجربی مقایسه شده است . پروفایل های سرعت برای مقطع خروجی لوله و اطراف توپک رسم شده است . نتایج نشان میدهد در مدل ایجاد شده تغییرات عدد رینولدز تاثیری روی میتر فاکتور بدست آمده ندارد
در این مطالعه توانمندی شبیه سازیهای CFD در تحلیل فرآیندهایی که نیاز به استفاده از مش دینامیک دارند به خوبی نشان داده شده است . همچنین نتایج نشان میدهد که میتوان با هزینه کمی عملکرد پروورها که از اهمیت ویژهای در صنعت برخوردارند و همینطور طراحی آنها، تعیین مکا ن مناسب آشکارسازها و سایر موارد، از شبیه سازی CFD استفاده کرد.
مقدمه
لزوم انتقال مایعات نفتی، اطلاع از میزان جریان مایع منتقل شده و یا نرخ انتقال دبی بسیار حائز اهمیت است. به همین منظور از وسایل اندازه گیری جریان برای اندازه گیری سرعت یا حجم مایعات استفاده می شود. جریان سنج ها نیز تنوع زیادی دارند و هر کدام با در نظر گرفتن نوع سیال، سایز لوله و شرایط فیزیکی سیال - دما، فشار، ویسکوزیته و غیره - مورد استفاده قرار می گیرند. در طولانی مدت با فرسایش جریان سنج ها و تغییر کیفیت مایعات نفتی و شرایط عملیاتی، دقت جریان سنج ها تغییر خواهد کرد. همانطور که کالیبراسیون وسایل اندازه گیری طول یا وزن به طور قراردادی با یک وسیله دقیق تر سنجیده می شو ند، وسایل اندازه گیری جریان سیال نیز باید به صورت دوره ای برای تأیید دقت، با روشی دقیق و استاندارد مورد سنجش قرار گیرند ]ٌ.[ به همین منظور از دستگاه پروور، جهت کالیبره کردن تمامی جریان سنج ها می توان استفاده کرد . وسایل اندازهگیری جریان سیالات عموماً به دو روش، جهت صحت عملکرد و تعیین میزان دقت قرار می گیرند
- مقایسه با ظروف استاندارد1 - عبور دادن سیال با حجم ثابت از وسیله مورد آزمایش -
- مقایسه با وزن استاندارد - 2 عبور دادن سیال با میزان وزن مشخص از وسیله مورد آزمایش -
پرووکردن عبارت است از، عبور همان مقدار مواد نفتی که از جریان سنج می گذرد، از دستگاه آزمایش پروور نیز عبور کند و مقایسه حجمی که از جریان سنج عبور نموده با حجمی که پروور نشان می دهد . حجم پروور همان حجم پایه3 پروور در فشار صفر پوند و دمای ًّ درجه فارنهایت است، که به دقت اندازه گیری و تعیین شده
است. پروور لوله ای4، یکی از انواع پروورها می باشد که به طور سری در مسیر دستگاه اندازه گیری جریان
قرار می گیرد.
از مزایای پروور های لوله ای این است که در عملیات پروو کردن، سیستم های اتوماتیک متوقف نمی شوند و نیازی به خارج کردن جریان سنج از سیستم و یا جریان سنج اضافی نمی باشد و چون در سیستم بسته صورت می گیرد، خطا اندازه گیری ناشی از تبخیر حاصل نمی شود . چون توپک در مسیر لوله حرکت میکند، پروور همیشه تمیز و بدون واکس و رسوب می باشد. زمانی نیاز به پرووکردن جریان سنج می باشد که جریان سنج برای تعمیر یا بازرسی باز شده باشد، کالیبراسیون جریان سنج تغییر کند و یا نیاز به تغییرات داشته باشد، هر یک از لوازم جانبی جریان سنج تعویض یا تعمیر شده باش ند و تغییرات در شرایط عملیاتی رخ داده باشد وِ پروور، از لوله ای با نوع و جنس استاندارد ، که معمولا فولاد ضد زنگ 1 با پوشش داخلی و قطر معین میباشد تشکیل شده است.
در داخل لوله، یک عدد توپک از جنس لاستیک سخت که درون آن با مایع مناسب پر شده قرار گرفته است. قطر توپک برابر قطر داخلی لوله پروور می باشد به طوری که توپک با لوله درزگیر شده است و توپک می تواند در داخل پروور به راحتی حرکت کند. دو آشکارساز برای نشان دادن موقعیت توپک درون لوله قرار گرفته است. زمانی که توپک در موقع عبور از داخل لوله به محل آشکارساز بر سد، باعث قطع و وصل شدن سوئیچ آشکارساز می گردد . فاصله بین این دو آشکارساز در شرایط استاندارد ، حجم پایه پروور را شامل می شود. در شکل - ٌ - ساختار بخشی از پروور مشاهده می شود
شکل1: ساختار بخش کالیبراسیون پروور لوله ای
عملکرد پروور
با قرار گرفتن پروور به طور سری بعد از جریان سنج و بدون نیاز به قطع جریان و خارج کردن جریانسنج از مسیر اصلی، جریان سیال بعد از عبور از جریان سنج بوسیله یک شیر چهار راه از مسیر اصلی وارد پروور میشود. قطع نشدن جریان، به جریان سنج اجازه می دهد که تحت شرایط عملیاتی ثابت و سرعت یکنواخت جریان کالیبره شود . از آنجایی که توپک در سراسر بخش کالیبراسیون باید دارای سرعت ثابتی باشد، باید فاکتورهای مؤثر در پایداری سرعت جریان مانند طول کافی بین توپک و آشکار ساز، انواع پمپ ها در مسیر جریان و پارامترهای عملیاتی رعایت شوند . به همین منظور و برای هواگیری لوله، جریان ورودی در ابتدا بدون توپک از لوله پروور عبور داده می شود و با یکنواخت شدن جریان، توپک در لوله رها می شود. با وجود درزگیری بین توپک و دیواره داخلی لوله، نیروی سیال باعث سر خوردن و حرکت توپک در سراسر لوله می شود بطوری که توپک همیشه با حرکت انتقالی خود در سرعت یکسانی از جریان سیال درون لوله قرار می گیرد . بعد از طی مسافتی توپک به سرعت ثابت می رسد
