Способ определения расхода газа через негерметичный затвор запорно-регулирующей арматуры магистрального газопровода

Изобретение относится к контролю технического состояния магистрального газопровода и может быть использовано для исследований запорно-регулирующей арматуры газопровода концентрационным способом. Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является повышение точности измерения расхода за счет использования концентрационного способа измерения. В способе в полость объемом V_п между корпусом запорно-регулирующей арматуры и ее негерметичным затвором инжектируют индикаторный газ, а за запорно-регулирующей арматурой из магистрального газопровода осуществляют отбор газа, измеряя его расход Q_о и концентрацию С_о индикаторного газа в нем. Зная объем V_и инжектируемого индикаторного газа, определяют расход Q_3PA газа через негерметичный затвор запорно-регулирующей арматуры по математическому соотношению

4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к контролю технического состояния магистрального газопровода и может быть использовано для исследований запорно-регулирующей арматуры газопровода концентрационным способом.

Известен способ того же назначения, принятый за прототип, заключающийся в инжекции порции индикаторного газа объемом V_П между корпусом запорно-регулирующей арматуры и ее затвором и отборе газа за запорно-регулирующей арматурой /Калужских А.Н. «Контроль герметичности запорной арматуры компрессорной станции магистрального газопровода» Обзорная информация. Серия: Транспорт и подземное хранение газа. М., 2003, стр.30, 31/.

В прототипе контроль запорно-регулирующей арматуры проводят времяпролетным способом, при котором фиксируется время прохода порций индикаторного газа (метки) известного расстояния.

Недостатком прототипа является низкая точность измерения расхода газа через негерметичный затвор запорно-регулирующей арматуры. Данный недостаток связан с тем, что контур метки после прохождения исследуемой запорно-регулирующей арматуры становится нечетким. Это приводит к размытости фронтов сигналов, по которым определяется время прохода меткой известного расстояния.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является повышение точности измерения расхода газа через негерметичный затвор запорно-регулирующей арматуры путем перехода с времяпролетного на концентрационный способ измерения расхода.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известном способе измерения расхода газа через негерметичный затвор запорно-регулирующей арматуры магистрального газопровода, заключающемся в инжекции порции индикаторного газа объемом V_и в полость объемом V_п между корпусом запорно-регулирующей арматуры и ее затвором и отборе газа за запорно-регулирующей арматурой, измеряют расход Q_o отбираемого из магистрального газопровода газа и концентрацию С_о индикаторного газа в нем, а расход Q_ЗРА газа через негерметичный затвор запорно-регулирующей арматуры магистрального газопровода определяют из математического соотношения

Кроме того, через определенные промежутки времени проводят (N-1) дополнительных отборов газа за запорно-регулирующей арматурой и измерение в каждом из дополнительных отборов расхода отбираемого газа и концентрацию индикаторного газа в нем при последующем осреднении результатов измерений.

N отборов газа за запорно-регулирующей арматурой проводят через равные промежутки времени или через промежутки времени, подчиняющиеся или показательной, или логарифмической, или гиперболической зависимостям.

После инжекции в полость объемом V_п порции индикаторного газа последнюю пневматически соединяют с объемом магистрального газопровода перед запорно-регулирующей арматурой.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема для реализации способа.

Схема для реализации способа включает в себя магистральный газопровод 1 и запорно-регулирующую арматуру 2. Последняя состоит из корпуса и негерметичного шарового затвора (на чертеже не обозначены).

Для реализации способа имеется пневмоаккумулятор 3 индикаторного газа, например, шестифтористой серы, пневматически соединенный через кран 4 и штуцер 5 с полостью объемом V_п, расположенной между корпусом запорно-регулирующей арматуры 2 и ее негерметичным затвором.

Пневмоаккумулятор 3 также пневматически связан через кран 6 и штуцер 7 с полостью магистрального газопровода 1 высокого давления перед запорно-регулирующей арматурой 2.

Имеется также штуцер 8, соединенный с полостью магистрального газопровода 1 низкого давления, расположенный за запорно-регулирующей арматурой 2 по потоку транспортируемого газа (рабочей среды).

Система также включает датчик расхода газа Q_o через штуцер 8 и измеритель концентрации С_о индикаторного газа в нем (на чертеже не показаны).

Способ реализуется следующим образом.

Стравливают газ из полости между шаровым затвором и корпусом запорно-регулирующей арматуры 2.

Вводят нормированный объем V_И индикаторного газа из пневмоаккумулятора 3 через кран 4 и штуцер 5 в полость объемом V_П между корпусом и затвором запорно-регулирующей арматуры 2.

После этого закрывают кран 4 и открывают кран 6, тем самым соединяют полость объемом V_П с полостью высокого давления магистрального газопровода 1. По истечении некоторого времени в полости объемом V_П устанавливается рабочее давление и создаются условия возникновения протечки газа через негерметичный затвор запорно-регулирующей арматуры 2 из полости высокого давления в полость низкого давления магистрального газопровода 1.

Закрывают кран 6 и производят отбор газа через штуцер 8 за запорно-регулирующей арматурой 2.

В процессе отбора газа через штуцер 8 измеряют расход Q_o газа и концентрацию С_о индикаторного газа в нем.

При определении расхода Q_ЗРА газа через негерметичный затвор запорно-регулирующей арматуры 2 исходят из следующих допущений:

- расход Q_o газа через штуцер 8 отбора должен быть много больше значения Q_ЗРА протечки через запорно-регулирующую арматуру, чтобы весь индикаторный газ уходил в отбор и не проходил в правую часть магистрального газопровода 1;

- количество индикаторного газа в системе остается неизменным;

- приращение газа в полости объемом V_П невелико. Это допущение справедливо в силу того, что открытие на некоторое время крана 6 уравнивает давление в полости высокого давления магистрального газопровода 1 и полости объемом V_П запорно-регулирующей арматуры 2;

- индикаторный газ не попадает дальше штуцера 8 отбора;

- процессы диффузии не оказывают влияние на результаты измерения;

- индикаторный газ равномерно распределяется в полости объемом V_П.

Исходя из последнего предположения концентрация индикаторного газа в полости между корпусом запорно-регулирующей арматуры 2 и ее негерметичным затвором будет равна

Расход Q_О газа при отборе равен сумме расходов газа через запорно-регулирующую арматуру 2 и расхода Q₁ газа через сечение полости низкого давления магистрального газопровода 1

Поскольку индикаторный газ практически не попадает в правую часть полости низкого давления магистрального газопровода 1, а весь направляется в штуцер 8 отбора, можно записать

Из уравнений (2), (4) можно получить уравнение (1) для определения Q_ЗРА.

Это соотношение отражает степень снижения концентрации индикаторного газа из-за примешивания в поток смеси индикаторного газа и рабочей среды, выходящей из негерметичной запорно-регулирующей арматуры 2, дополнительного количества рабочей среды из правой части магистрального газопровода 1.

Поскольку уравнение (1) не учитывает динамику изменения концентрации индикаторного газа, в полости объемом V_П, которая в общем случае имеет место, предполагается многократный отбор газа через штуцер 8 с многократными измерениями расхода отбираемого газа и концентрации индикаторного газа в нем.

Отбор газа может вестись через равные промежутки времени или через промежутки времени, подчиняющиеся какой-либо математической зависимости, подходящей для данных условий измерений.

Затем осуществляется осреднение N дискретных результатов измерений расхода Q_O и концентрации С_О и определение Q_ЗРА для осредненных значений измерений.

1. Способ определения расхода газа через негерметичный затвор запорно-регулирующей арматуры магистрального газопровода, заключающийся в инжекции порции индикаторного газа объемом V_и в полость объемом V_п между корпусом запорно-регулирующей арматуры и ее затвором и отборе газа за запорно-регулирующей арматурой, отличающийся тем, что измеряют расход Q_о отбираемого из магистрального газопровода газа и концентрацию С_о индикаторного газа в нем, а расход О_3РА газа через негерметичный затвор запорно-регулирующей арматуры магистрального газопровода определяют из математического соотношения:

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что через определенные промежутки времени проводят (N-1) дополнительных отборов газа за запорно-регулирующей арматурой и измерение в каждом из дополнительных отборов расхода отбираемого газа и концентрацию индикаторного газа в нем при последующем осреднении результатов измерений.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что N отборов газа за запорно-регулирующей арматурой проводят через равные промежутки времени.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что N отборов газа за запорно-регулирующей арматурой проводят через промежутки времени, подчиняющиеся или показательной, или логарифмической, или гиперболической зависимостям.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после инжекции в полость объемом V_п порции индикаторного газа последнюю пневматически соединяют с объемом магистрального газопровода перед запорно-регулирующей арматурой.