Устройство для измерения концентрации капельной жидкости в потоке газа

Авторы патента:

G01N25/56 - путем определения влагосодержания

Владельцы патента RU 2439544:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "СКПнефть" (RU)

Изобретение относится к устройствам для измерения содержания капельной жидкости в потоке природного и попутного газа диапазона применения устройства по давлению в газопроводе. Устройство для измерения концентрации капельной жидкости в потоке газа содержит фильтровальный узел с пробоотборным зондом. Также устройство содержит патрубок отбора газа с регулятором расхода, направляющий цилиндр. Устройство также содержит счетчик газа с манометром и термометром. При этом устройство снабжено ручным зубчато-канатным приводом с пружинным фиксатором положения фильтровального узла с зондом, линейной шкалой на направляющем цилиндре. Также устройство снабжено индикатором текущего расхода газа и набором сменяемых зондов с различным внутренним сечением. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения за счет обеспечения изокинетичности отбора проб газа и расширения диапазона применения устройства по давлению в газопроводе. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения содержания капельной жидкости в потоке природного и попутного газа и может быть использовано для оценки его качества при сепарации, подготовке и определении потерь нефти в процессе ее добычи.

Для определения концентрации капельной жидкости в потоке газа в различных областях промышленности применяются весьма разнообразные средства и методы измерений [1-4], авторские свидетельства №583382 за 1974 год и №742767 за 1978 год.

Наибольшее распространение в общепромышленной практике, а затем и в нефтегазовой отрасли нашел фильтрационный метод измерения. На его базе был создан измеритель концентрации капельной жидкости [5], который работает следующим образом. Часть потока газа через подвижный или неподвижный зонд, расположенный в газопроводе, отбирается и очищается от капельной жидкости в фильтрующем узле, который состоит из перфорированного патрона, покрытого несколькими слоями фильтровальной ткани. Количество уловленной капельной жидкости определяется по калиброванным прозрачным нефтесборникам, установленным во входной и выходной зонах фильтровального узла. Количество отбираемого газа устанавливается регулятором расхода и временем выдержки по газовому счетчику. Концентрация капельной жидкости определяется отношением массы накопившейся в нефтесборниках жидкости к объему отобранного газа.

Основным недостатком такого типа устройства [5] является то, что при осуществлении измерения не обеспечивается поддержание в отбираемой пробе газа термодинамических условий газового потока по давлению и температуре. Если температура в фильтровальном узле выше температуры газового потока, то часть жидкости испарится и перейдет в газовую фазу, если она ниже вследствие снижения давления или воздействия атмосферных условий, то количество жидкой фазы увеличивается за счет выпадения конденсата.

Вторым недостатком данного измерителя является то, что с увеличением вязкости капельной жидкости ухудшается дренирование в нефтесборники и значительная ее часть остается в фильтровальном узле и не учитывается. При очень высокой вязкости, которой обладают некоторые типы нефтей, дренирования вообще может не быть и измерение в этом случае произвести невозможно.

Кроме того, при таком исполнении измерителя значительная часть капельной жидкости за счет действия турбулентных пульсаций, гравитационных и инерционных сил может выпадать в подводящих трубках от зонда до фильтровального узла и не учитываться.

Вследствие отмеченных выше недостатков измеренное значение концентрации может оказаться существенно заниженным или завышенным на неопределенную величину по сравнению с истинным значением, что значительно снижает точность и достоверность измерения.

Наиболее близким по технической сущности является измеритель [6], состоящий из лубрикатора, фильтровального узла с пробоотборным зондом, патрубка отвода газа с упором и регулятором расхода, направляющего цилиндра с пазами для фиксации положения фильтровального узла, счетчика газа с манометром и термометром.

При производстве измерений устройство подключается к смонтированной на газопроводе задвижке, а фильтровальный узел предварительно взвешивается. Процесс измерения осуществляется следующим образом. Задвижка открывается, фильтровальный узел вводится на требуемую глубину в газопровод и поворачивается зондом навстречу потоку, при этом упор патрубка отвода газа входит в паз направляющего цилиндра и фиксирует положение зонда. Затем регулятором устанавливается расход газа в оптимальном режиме работы счетчика с учетом обеспечения изокинетичности отбора пробы и дается выдержка во времени. После этого регулятором расхода перекрывается отбор газа, фильтровальный узел поднимается вверх, задвижка закрывается, измеритель отсоединяется от нее, фильтровальный узел вынимается, взвешивается, определяется его привес. Концентрация капельной жидкости определяется делением величины привеса фильтровального узла на количество пропущенного через него газа, измеренного счетчиком и откорректированного с учетом температуры и давления в нем.

В этой конструкции измерителя устранены основные недостатки, присущие предыдущему устройству. Исполнение фильтровального узла совместно с зондом позволило устранить неконтролируемое осаждение капель в подводящих трубках. Помещение фильтровального узла на время измерения в газовый поток обеспечило отбор проб газа с сохранением термодинамических условий, имеющихся в газопроводе. Исключение нефтесборников и быстросъемное исполнение фильтрующего узла дало возможность определять всю массу уловленной капельной жидкости.

Все отмеченные выше совершенствования способствовали повышению точности и достоверности выполнения измерений.

Длительная эксплуатация описанного выше измерителя выявила два его основных недостатка.

Первый связан с требованием соблюдения изокинетичности отбора проб газа, при которой скорость потока в точке отбора и в кончике зонда должны быть равными. Важность соблюдения этого условия для обеспечения точности и достоверности измерений достаточно полно аргументирована в работе [4]. Несоблюдение принципа изокинетичности обусловлено следующими конструктивными недоработками измерителя.

- Количество отобранного в процессе измерения газа точнее и удобнее определять по счетчику с цифровой индикацией, что предусмотрено и в данной конструкции измерителя. Однако ввиду нестабильности протекающих технологических процессов скорость газа в газопроводах постоянно изменяется и возникает необходимость, для соблюдения изокинетичности, оперативно корректировать количество отбираемого газа, а соответственно и скорость в кончике зонда регулятором расхода. Поскольку используемые счетчики не фиксируют мгновенный расход, то достаточно быстро произвести коррекцию не представляется возможным.

- Исполнение направляющего цилиндра с пазами для фиксации положения зонда по сечению трубопровода является причиной низкой точности (±30 мм) его позиционирования и, если учесть, что скорость потока газа, при постоянной средней, не является одинаковой по сечению трубопровода, то нет гарантии соблюдения изокинетичности.

- Каждый применяемый счетчик имеет свой диапазон номинального расхода газа, в котором гарантируется заложенная точность его измерения, поскольку давление, температура и скорость потока газа в трубопроводе могут изменяться на одном и том же добывающем предприятии в очень широких диапазонах, то достаточно часто возникает ситуация, при которой для соблюдения изокинетичности приходится устанавливать расход газа за пределами гарантированной точности измерения применяемого счетчика.

Другой недостаток связан с тем, что конструкция не позволяет осуществлять измерения при давлениях в газопроводе, превышающих 1,6 МПа, т.к. фильтровальный узел с зондом вводятся через лубрикатор вручную путем прямого приложения на упор патрубка отвода газа физической силы руки оператора, которая ограничена.

Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения за счет обеспечения изокинетичности отбора проб газа и расширения диапазона применения устройства по давлению в газопроводе.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено ручным зубчато-канатным приводом с пружинным фиксатором положения фильтровального узла с зондом по сечению трубопровода, линейной шкалой на направляющем цилиндре, индикатором текущего расхода газа и набором сменяемых зондов с различным внутренним сечением.

Такое исполнение измерителя обеспечивает возможность его применения при давлении в газопроводе, превышающем 1,6 МПа, фиксировать положения зонда по сечению с точностью до одного миллиметра и поддерживать скорость газа в сечении зонда, требуемую для обеспечения изокинетичности отбора пробы.

Схематично устройство для измерения концентрации капельной жидкости в потоке газа представлено на чертеже. Оно включает в себя фильтровальный узел (1), сменный пробозаборный зонд (2), газоотводной патрубок (3), направляющий цилиндр с линейной шкалой (4), регулятор расхода (5), счетчик газа (6), ротаметр (7), манометр (8), термометр (9), лубрикатор (10) и ручной зубчатоканатный привод с пружинным фиксатором положения (11).

Для производства измерения устройство подсоединяется лубрикатором (10) через фланцевый переходник (12) к задвижке (13), смонтированной на газопроводе. Перед подсоединением фильтровальный узел взвешивается, мерительным инструментом определяют исходное расстояние от центра пробозаборного зонда до верхней образующей сечения трубопровода и исходя из имеющегося профиля скоростей определяется точка в сечении трубопровода, где скорость потока будет равна средней скорости газа в трубопроводе. После подсоединения устройства задвижка (13) открывается, зонд устанавливается на глубину, где скорость потока равна средней скорости газа в трубопроводе, регулятором, с учетом средней скорости газа, давления и температуры газа и площади внутреннего сечения зонда, по ротаметру устанавливается нужный расход газа, снимаются исходные показания счетчика и дается выдержка во времени, необходимая для улавливания не менее 100 мг жидкости. В процессе выдержки, по мере необходимости, с учетом изменения скорости в газопроводе производится корректировка количества отбираемого газа. После выдержки регулятор расхода закрывается, фильтровальный узел поднимается, задвижка закрывается. Определяются привес фильтровального узла и количество отобранного газа по счетчику и по их соотношению определяют массовое количество жидкости в единице объема газа.

Предлагаемое устройство прошло промышленную апробацию в ОАО «Сургутнефтегаз» при различных давлениях в газопроводе в летнее и зимнее время года.

Литература

1. В.Н.Ужов, Б.Н.Мягков. «Очистка промышленных газов фильтрами». - М.: Химия, 1970.

2. Б.И.Леончик, В.П.Маякин. «Измерения в дисперсных потоках». - М.: Энергия, 1973.

3. Ю.П.Коротаев и др. «Подготовка газа к транспорту». - М.: Недра, 1973.

4. В.Страус.«Промышленная очистка газов». - М.: Химия, 1981.

5. Л.А.Пелевин и др. «Единая методика исследования эффективности работы газонефтяных сепараторов». - М.: Химия, 1981.

6. РД 39-0147103-352-89 «Методическое руководство по исследованию сепарационных установок», Уфа, ВНИИСПТнефть, 1989.

Устройство для измерения концентрации капельной жидкости в потоке газа, содержащее фильтровальный узел с пробоотборным зондом, патрубок отбора газа с регулятором расхода, направляющий цилиндр, счетчик газа с манометром и термометром, отличающееся тем, что устройство снабжено ручным зубчато-канатным приводом с пружинным фиксатором положения фильтровального узла с зондом, линейной шкалой на направляющем цилиндре, индикатором текущего расхода газа и набором сменяемых зондов с различным внутренним сечением.

Изобретение относится к способу определения количества наносимой жидкости при выполнении процессов кожевенного и мехового производства намазными способами Способ характеризуется тем, что количество жидкости, которое может поглотить кожевая ткань, определяют по влагосодержанию в момент усадки образцов при сваривании в процентах.

Способ измерения влажности газа // 2421713

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах технологического контроля влажности газов, особенно в производствах, в которых затруднен или невозможен доступ к датчикам влажности, например, в мощных турбогенераторах или ядерно-энергетических установках.

Способ измерения уноса дисперсной фазы в газовом потоке и устройство для его осуществления // 2386123

Изобретение относится к области контроля качества подготовки природного и попутного газов к транспорту в нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано на топливно-энергетических, химических и др.

Способ защиты цепей генераторов с водяным охлаждением // 2380809

Изобретение относится к области электротехники, в частности к технологическому контролю мощных генераторов, и может быть использовано на электростанциях для защиты от увлажнения изоляции электрических цепей генераторов.

Устройство для измерения влажности воздуха // 2369863

Изобретение относится к измерительной технике. .

Устройство для испытаний образцов теплоизоляционных волокнистых материалов на влагостойкость // 2367935

Изобретение относится к устройствам для испытания строительных материалов и может быть использовано при определении влагостойкости теплоизоляционных материалов волокнистой структуры, в частности изделий из минеральной ваты.

Гигрометр (варианты) // 2349909

Изобретение относится к технике измерения влажности газов. .

Способ измерения влажности бульонных кубиков, сухих бульонов и суповых основ // 2341793

Изобретение относится к аналитической химии пищевых продуктов и может быть использовано для определения влажности бульонных кубиков, сухих бульонов и суповых основ с применением статического «электронного носа».

Способ определения количества водных фракций, отличающихся энергией связи влаги с веществом // 2312328

Изобретение относится к методам исследования процесса сушки в пищевой и других отраслях промышленности. .

Конденсационный высокотемпературный гигрометр // 2283486

Изобретение относится к области измерительной техники. .

Способ измерения концентрации воды в нефтепродукте // 2456584

Изобретение относится к средствам измерения обводненности жидких нефтепродуктов и может быть использовано для определения доли воды в нефтепродуктах при их переработке и/или сжигании и/или приготовлении водно-топливных эмульсий (ВТЭ)

Устройство для определения содержания нерастворенной воды в технических жидкостях // 2478941

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике

Способ измерения относительной влажности воздуха // 2486498

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения относительной влажности воздуха от 0 до 100% в интервале температур (- 20÷50)°С

Способ определения влагосодержания воздуха // 2505804

Изобретение относится к области измерения влагосодержания воздуха (газов), в частности может быть использовано для поверки гигрометров без демонтажа с места установки. Способ определения влагосодержания заключается в том, что измерительный сосуд известного объема заполняют сухим воздухом и взвешивают. Затем измерительный сосуд заполняют исследуемым воздухом и взвешивают, фиксируют значение температуры и давления исследуемого воздуха и, используя измеренные значения. Далее определяют влагосодержание d исследуемого воздуха по формуле: , г/кг сух., где m1 - масса измерительного сосуда с сухим воздухом, г; m2 - масса измерительного сосуда с исследуемым воздухом, г; V - внутренний объем измерительного сосуда, литр; Рив - атмосферное давление исследуемого воздуха, мм рт.ст.; Тив - температура исследуемого воздуха, °С; gn - удельный вес пара, г/литр (gn=0,803 г/литр); gc - удельный вес сухого воздуха, г/литр (gc=1,2928 г/литр); Р0 - нормальное давление, мм рт.ст.(Р0=760 мм рт.ст.); Т0 - нормальная температура °С(T0=273°С). Техническим результатом является снижение эксплуатационных и временных затрат, повышение точности и надежности измерений. 1 ил.

Способ определения влагосодержания газов и устройство для его осуществления // 2506574

Изобретение относится к области измерения влагосодержания газов. Способ заключается в том, что газ подвергают сжатию в замкнутой измерительной камере, в которой установлено равноплечевое коромысло, снабженное измерительным поплавком и противовесом, до давления, при котором плотность газа становится равной плотности измерительного поплавка, что определяют по всплытию поплавка и горизонтальному положению коромысла, фиксируют значения температуры и давления в замкнутой измерительной камере в момент всплытия поплавка и используя измеренные значения, определяют значение влагосодержания исследуемого газа по следующим соотношениям: где ρпара - плотность водяного пара, ρпара=0,803 г/литр ρсух - плотность сухого воздуха, ρсух=1,293 г/литр где Vпопл - объем поплавка (в литрах), mпопл - вес поплавка с учетом противовеса (в граммах), T0=273°C, tлаб - температура исследуемого воздуха, °C, P0 - нормальное атмосферное давление, P0=760 мм рт.ст., Pлаб - давление в лаборатории, мм рт.ст., ΔPизб - величина избыточного давления ΔPизб=(Pкамера-Pлаб), мм рт.ст. Pкамера - давление в измерительной камере в момент всплытия поплавка, мм рт.ст. Техническим результатом является снижение эксплуатационных затрат и повышение безопасности измерений.

Устройство автоматизированного управления многоопорной дождевальной машиной фронтального действия для точного полива // 2522526

Устройство автоматизированного управления многоопорной дождевальной машиной фронтального действия для точного полива включает установленные на тележках с электроприводом трубопроводы правого и левого крыльев машины, блок синхронизации движения по курсу с направляющим тросом и блок управления скоростью движения машины. Вдоль оросительного канала установлена на стойках контактная сеть, взаимодействующая с токосъемником, который через телескопический механизм закреплен на тележке, движущейся по противоположной стороне оросительного канала. Выход токосъемника соединен с входом щита управления, выход которого соединен с входом счетчика электрической энергии, выходы которого соединены с входами микропроцессорного блока управления и частотного преобразователя. Входы микропроцессорного блока управления соединены с таймером, системой стабилизации курса, системой синхронизации тележек в линию, датчиками пути, задатчиком нормы полива, задатчиком длины участка полива, расходомером и манометром, установленным на трубопроводе, а выходы микропроцессорного блока управления соединены с электрогидрозадвижкой, частотным преобразователем, контактором, приборами синхронизации тележек в линию и приборами стабилизации курса левого и правого крыла, через вакуум-насос с входом насоса, выход которого через электрогидрозадвижку и расходомер соединен с трубопроводом. Микропроцессорный блок управления соединен с входом-выходом интерфейсного устройства. Сигнал с выхода частотного преобразователя подается на электропривод левого и правого крыла машины, а выход контактора соединен через электродвигатель с входом насоса. Сигнал, полученный с измерителей влажности, установленных на орошаемом участке поля, поступает на систему управления поливом через GLONASS-спутник, сигнал с системы управления поливом через GLONASS-спутник передается на вход-выход GLONASS-приемника, выход которого через блок анализа сигналов соединен с микропроцессорным блоком управления, выход которого соединен с GLONASS-приемником. Вход-выход микропроцессорного блока управления электрически соединен с сенсорным экраном, а выход частотного преобразователя соединен с входом контактора. Выход блока анализа сигналов соединен с входами блока управления поливом, выходы которых на крайних ведущих опорных тележках соединены с входом прибора стабилизации курса, а на промежуточных опорных тележках соединены с входом прибора синхронизации тележек в линию, как правого, так и левого крыльев машины. Техническим результатом изобретения является снижение затрат оросительной воды, удобрений, электроэнергии, устранение недополива и переполива. 3 ил.

Способ определения влагоемкости твердых гигроскопичных объектов // 2522754

Изобретение относится к области методов проведения оперативного контроля и регулирования влажности в герметичных контейнерах с электронными приборами для обеспечения надежности их функционирования. Способ определения влагоемкости твердых гигроскопичных объектов включает помещение анализируемых объектов в герметичный контейнер и осушку до полного обезвоживания объектов. Также способ включает измерение температуры и влажности внутренней среды в контейнере и окончательное определение математических и графических зависимостей влагосодержания объектов от равновесной влажности внутренней среды. При этом в процессе хранения объектов в герметичном контейнере осушку до полного обезвоживания объектов производят путем последовательного введения в герметичный контейнер навесок адсорбентов и взвешивания их до установки в герметичный контейнер и после изъятия из него до момента установления стабильной массы очередной навески адсорбента. Затем в испаритель, вмонтированный внутри герметичного контейнера, последовательно вводят порции дистиллированной воды и выдерживают герметичный контейнер в стационарных температурных условиях до установления равновесной влажности в герметичном контейнере с вмонтированным в него датчиком температуры и влажности. После чего по измеренным параметрам влажности и массы порций введенной дистиллированной воды строят график зависимости суммарного влагосодержания в анализируемых объектах от равновесной влажности внутренней среды герметичного контейнера и определяют математически по известным зависимостям величину суммарной влагоемкости анализируемых объектов и ее зависимость от равновесной влажности в герметичном контейнере. Техническим результатом является разработка способа определения влагоемкости твердых гигроскопичных объектов, позволяющего определять суммарную влагоемкость группы гигроскопичных объектов (например, электронных приборов, содержащих гигроскопичные материалы). 4 ил., 1 пр.

Способ определения воды в координационных соединениях // 2555360

Изобретение относится к качественному и количественному определению воды во внутренней сфере координационных соединений (КС) и может найти применение в координационной химии и фармации. Представлен способ определения воды в КС в твердом состоянии, при котором молекулы воды во внутренней сфере КС, находящихся в твердом состоянии, идентифицируют по температуре дегидратации образцов в области 150-165°С на термических кривых - дериватограммах, полученных в интервале температур 20-1000 °С при скорости нагревания образцов 10 град/мин, а также - по образованию гидроксокомплекса в результате алкалиметрического титрования водных растворов КС, предварительно дегидратированных при температуре 120°С в течение 8 час, путем выявления на дифференциальной кривой титрования точки эквивалентности, соответствующей значению рН в области 4,87-4,95, далее для дегидратированных высушиванием при температуре 120°С в течение 8 час твердых образцов КС по характерным площадкам на термогравиграмме в графической системе «Количество удаленной воды, ммоль - Температура дегидратации, °С» находят количественное содержание воды во внутренней сфере КС твердого образца. Достигается повышение информативности и надежности, а также - упрощение анализа. 5 табл., 11 ил.

Способ определения количества незамерзшей воды в мерзлых грунтах // 2580316

Изобретение относится к геологии и может быть использовано при проектировании зданий и сооружений для определения количества незамерзшей воды в мерзлых грунтах. Для этого осуществляют бурение скважин с отбором керна, оттаивают полученный образец замороженного грунта и определяют суммарное содержание влаги по непрерывному изменению информативного показателя в ходе оттаивания. В качестве информативного показателя используют отношение активности акустической эмиссии из контролируемой области массива к активности акустической эмиссии наиболее водонасыщенного участка полностью оттаявшего керна; для обоих показателей учитывают удельный по массе грунт и усредненные, последовательные и соизмеримые по продолжительности интервалы времени для определения распределения суммарного содержания влаги по глубине. Регистрацию акустической эмиссии осуществляют с помощью преобразователей, размещаемых по глубине скважин массива. Количество незамерзшей воды на различных участках массива рассчитывают из произведения указанного информативного показателя и суммарного содержания влаги в кернах, полученных на той же глубине и в той же скважине, что и соответствующее значение данного показателя. Изобретение обеспечивает способ контроля геологической среды. 4 ил.

Способ определения расположения плоскости максимального увлажнения стены для прогнозирования защиты от переувлажнения многослойной стены здания. // 2628530

Изобретение относится к способам оценки состояний теплоизоляции стен зданий и сооружений с учетом степени их увлажнения, которая изменяется в процессе эксплуатации зданий и сооружений. Способ заключается в том, что измеряют температуру стены, причем в качестве температуры стены измеряют температуру наружной поверхности стены, температуру внутренней поверхности стены и температуру между слоями материалов, образующих стену, и дополнительно измеряют среднюю температуру наружного воздуха для периода с отрицательной среднемесячной температурой и температуру внутри помещения, после этого строят ломаную линию изменения температуры по толщине стены, после чего сравнивают значение температуры на границах в каждом из слоев стены с температурой в плоскости максимального увлажнения для каждого слоя материала стены путем построения графика изменения температуры по толщине слоя материала и графика температуры в плоскости максимального увлажнения по толщине слоя материала, представляющего горизонтальную линию постоянной температуры по толщине стены, и если линия температуры в плоскости максимального увлажнения пересекается с линией изменения температуры по толщине стены, то устанавливают, что плоскость максимального увлажнения слоя материала стены проходит вдоль стены через точку пересечения указанных выше линий, если в двух соседних слоях отсутствует плоскость максимального увлажнения и при этом в наружном слое материала стены линия максимального увлажнения лежит выше линии изменения температуры в этом слое, во внутреннем слое линия температуры в плоскости максимального увлажнения лежит ниже линии изменения температуры во внутреннем слое, то устанавливают, что плоскость максимального увлажнения стены лежит в плоскости стыка двух слоев данной стены, а если плоскость максимального увлажнения в соответствии с двумя вышеизложенными вариантами не определена, то устанавливают, что она расположена вдоль наружной поверхности наружного слоя стены. Достигается упрощение прогнозирования защиты от переувлажнения. 4 ил.