Устройство для определения влажности жидких сред, преимущественно нефти и нефтепродуктов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в аналитическом приборостроении, в средствах измерения, для определения влажности в жидких средах, для определения содержания воды в нефти. Технический результат: уменьшение массы и габаритов устройства, унификация. Сущность изобретения: устройство имеет полый цилиндрический корпус, электродный узел и электронный преобразователь. На цилиндрическом корпусе имеется выполненный в виде уплощенного кольца держатель, охватывающий корпус по образующей и разделяющий его на части: погружаемую в поток исследуемой среды и внешнюю за пределами потока. Электронный преобразователь помещен непосредственно внутри корпуса устройства со стороны его внешнего торца. Электроды вынесены за пределы цилиндрического корпуса, являясь его продолжением в продольном направлении, и выполнены в виде пакета чередующихся потенциальных и заземленных плоских пластин, оконтуренных с внешней стороны металлическими пластинами с мягким изгибом с боковой и торцевой сторон, повторяющим изгиб трубопровода с исследуемым потоком среды. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в аналитическом приборостроении, в средствах измерения, предназначенных для определения влажности в жидких средах, преимущественно для определения содержания воды в нефти и нефтепродуктах, а также в газовом конденсате.

Известны устройства для измерения содержания воды (патенты СССР 1821715, 1774243, 2024862, кл. G 01 N 27/22, патент США 4774680, кл. G 01 N 27/22). Они содержат трубчатый заземленный электрод со средствами соединения его с трубопроводом, преимущественно фланцами. Он же выполняет роль корпуса. Второй электрод (потенциальный) расположен внутри корпуса и покрыт диэлектрической оболочкой.

Недостатком данных конструкций является большая масса и крупные габариты, обусловленные необходимостью иметь одинаковый диаметр трубчатой части измерительных устройств и трубопровода с соответствующими фланцами. Это в 3-6 раз увеличивает массу устройств в сравнении с измерительной частью прибора.

Известно также устройство для преобразования значений влажности нефти и нефтепродуктов в значение электрической емкости (патент России 2034287, кл. G 01 N 27/22, приоритет 22 июня 1992 года). Оно включает трубчатый электрод 1 со средствами соединения его с трубопроводом, по которому протекает контролируемая углеводородная среда (нефть или продукт ее переработки), которые, как правило, представлены в виде фланцев. Внутри трубчатого электрода, коаксиально с ним, расположен стержневой электрод, зафиксированный в требуемом положении с помощью держащего элемента, включающего внешнюю втулку с резьбой, с помощью которой держащий элемент крепится к трубчатому электроду, и соединенную с ней радиальными перемычками внутреннюю обжимную втулку, обеспечивающую закрепление стержневого электрода внутри трубчатого электрода без перемещения стержневого электрода вдоль его оси. Со стержневым электродом жестко соединен радиально расположенный выводной стержень. Такое соединение обеспечивает контакт между деталями и позволяет использовать выводной стержень как средство фиксации второго конца стержневого электрода. Стержневой электрод и выводной стержень имеют изоляцию в виде нанесенного на них сплошного слоя диэлектрического покрытия. Герметизацию трубчатого электрода в месте прохода выводного стержня обеспечивает резиновая втулка, зажатая посредством гайки в корпусе сальника, прикрепленного к трубчатому электроду. Стержневой электрод и трубчатый электрод, образующие цилиндрический конденсатор, включены в схему измерительного блока, закрепленного снаружи на трубчатом электроде. При работе устройства нефть, содержащая воду, проходит в пространстве между стержневым электродом и трубчатым электродом, при этом, в зависимости от содержания воды в жидкой среде (нефти), меняется диэлектрическая проницаемость среды, разделяющей электроды, и пропорционально изменяется электрическая емкость конденсатора, образуемого электродами. Изменение электрической емкости воспринимается электрическим блоком, который выдает информацию о содержании воды в нефти. Данное устройство имеет электронный преобразователь, размещенный в корпусе, который, в свою очередь, расположен на трубчатом электроде. Теплоизоляция данных устройств несколько осложнена по причине выноса электронной части за пределы основного корпуса.

Однако если использовать данное устройство для контроля влажности всей жидкости, протекающей через трубопровод высокого давления (полнопоточный вариант), то с увеличением сечения трубопровода масса и металлоемкость такого датчика существенно возрастают. Это требует применения специальной техники для транспортирования, монтажа и технического обслуживания устройств, а также громоздких и металлоемких установок для их градуировки и поверки.

Наиболее близким к заявляемому устройству является прибор, заявленный в патенте WO 85/01352. Это прибор для измерения влажности нефти и подобных сред, имеющий внутренний электрод цилиндрической формы и наружный электрод в виде трубы, соединенной последовательно с трубопроводом. Электрические выводы электродов и внешнего электрода (трубы) соединены с генератором колебаний, имеющим температурную компенсацию. Прибор имеет конструкцию в виде двух круглых тел: протяженного цилиндра, являющегося частью трубопровода, и перпендикулярного ему узла в центральной части прибора, вмонтированного без нарушения герметизации трубопровода и обеспечивающего электрическую изоляцию выводимого сквозь него электрода.

Однако данный прибор не позволяет решить проблему унификации для трубопроводов разных диаметров, в том числе самых крупных, без существенного увеличения габаритов и массы самого прибора, поскольку неотъемлемой частью самого измерительного прибора является протяженная часть трубы с диаметром трубопровода.

Кроме того, осложнена унификация подобных устройств, поскольку для трубопроводов различного сечения требуются соответствующие им по габаритам конструкции.

Задачей изобретения является устранение названных недостатков.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для определения влажности жидких сред, имеющем цилиндрический корпус, электродный узел и электронный преобразователь, корпус имеет держатель, выполненный в виде уплощенного кольца, охватывающего корпус по образующей, с возможностью его монтажа на трубопроводе, преимущественно с помощью фланцев, и разделяющий корпус на две части: погружаемую в поток исследуемой среды и внешнюю за пределами потока при этом, электронный преобразователь размещен внутри корпуса со стороны его внешнего торца, на котором установлена съемная крышка, а со стороны другого торца смонтирован электродный узел, выполненный в виде пакета чередующихся потенциальных и заземленных плоских пластин, вынесенных за пределы корпуса в продольном направлении.

Заявляемое решение поясняется с помощью чертежа, где 1 - корпус, 2,3 - электроды, 4 - электронный преобразователь, 5 - крышка, 6 - выводы электродов, 7 - прокладка изолирующая, 8 - уголок поворотный, 9-11 - элементы уплотнительного узла, 10 - прокладка между фланцами трубопровода, не являющаяся частью заявляемого устройства, 12 - кабель, не являющийся частью заявляемого устройства, 13 - элемент поворота уголка, 14 - технологические пробки в крышке, 15 - изолятор, 16, 17, 18, 19 - узлы и детали трубопровода, не входящие в заявляемое устройство, а именно 16 - трубопровод, 17 - патрубок, 18 - фланец патрубка, 19 - ответный фланец, 20 - фиксатор уголка, 21 - уплотнительный элемент.

Заявляемое устройство имеет корпус 1 в виде протяженного полого цилиндра с электродами 2 и 3, вынесенными за пределы корпуса со стороны торцевого конца в центральной части устройства. В этой части сквозь прокладку 7 осуществлено крепление, вывод и герметизация электродов во внутреннюю полость корпуса 1. Во внутренней полости корпуса со стороны внешнего торца помещен электронный преобразователь 4 на основе печатной платы, который соединен электрически с выводами 6 электродов 2 и 3. Со стороны внешнего торца корпуса 1 размещена крышка 5, установленная на резьбовом соединении. В центральной части выполнено отверстие для ввода соединительного кабеля, через который осуществляется вывод сигнала с электронного преобразователя 4 на блок обработки и индикации (не входящий в заявляемое устройство), а также электропитание преобразователя 4. На крышке 5 монтируется узел, обеспечивающий не только вывод соединительного кабеля 12, но и указывающий на ориентацию электродов относительно потока жидкости в трубопроводе 16. Данный указатель метка 13 конструктивно выполнен в виде сочленений уголка 8 и уплотнительного элемента 21, например, сальникового уплотнения.

Существенным отличительным признаком заявляемого устройства является наличие держателя 11 вблизи внешнего торцевого края, который в виде цилиндрического уплощенного кольца выступает за объем трубчатаго корпуса 1.

Это позволяет устанавливать заявляемое устройство для эксплуатации на трубопроводе 16 с обеспечением надежности. Держатель 11 заменяет фланец, который необходим в аналогичных устройствах для присоединения к трубопроводу 16. Отделение фланцев как монтажных элементов от высокочувствительной измерительной аппаратуры, каким служит заявляемое устройство, является перспективным шагом, поскольку позволяет существенно облегчить эксплуатацию и обслуживание заявляемого устройства.

Работа предлагаемого устройства осуществляется таким же образом, как и наиболее близким аналогом, но имеет свои особенности. Перед осуществлением работы необходимо провести следующий монтаж. На выбранном участке трубопровода 16 выполняется отверстие, в которое герметично трубопроводу монтируется патрубок 17, оканчивающийся фланцем 18, на котором помещено заявляемое устройство, плотно соприкасаясь с поверхностью фланца 18 через прокладку 10. Выступ-держатель 11 делит датчик в работающей системе на две части: погружаемую в среду и выступающую над ней. Следующим шагом осуществляют ориентацию электродов в трубопроводе с помощью уголка 8. Монтаж завершается установкой ответного фланца 19 и закреплением его для герметизации системы. При работе устройства с помощью электродов 2-3 предлагаемой конструкции, пронизывающих все сечение трубопровода 16, осуществляется контроль влажности всего потока жидкости, протекающей через трубопровод 16. Это является существенным преимуществом данного устройства.

Формула изобретения

Устройство для определения влажности жидких сред, имеющее цилиндрический корпус, электродный узел и электронный преобразователь, отличающееся тем, что имеет держатель, выполненный в виде уплощенного кольца, охватывающего корпус по образующей, с возможностью его монтажа на трубопроводе, преимущественно с помощью фланцев, и разделяющий корпус на две части: погружаемую в поток исследуемой среды и внешнюю за пределами потока, при этом электронный преобразователь размещен внутри корпуса со стороны его внешнего торца, на котором установлена съемная крышка, а со стороны другого торца смонтирован электродный узел, выполненный в виде пакета чередующихся потенциальных и заземленных плоских пластин, вынесенных за пределы корпуса в продольном направлении.

РИСУНКИ

Рисунок 1