Устройство для отбора проб в двухфазных потоках



Устройство для отбора проб в двухфазных потоках
Устройство для отбора проб в двухфазных потоках
G01N1/00 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2754669:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И.Менделеева" (RU)

Изобретение относится к устройствам для отбора проб в двухфазных потоках и может быть использовано при оценке качества сепарации газовой фазы на выходе сепарационных установок нефтеводогазовой смеси, измерениях дебита газоконденсатных скважин и в устройствах для измерений расхода и содержания дисперсной фазы в двухфазном потоке. Устройство может быть использовано, например, для отбора проб в двухфазных потоках газов, содержащих капли жидкости в дисперсной фазе. Устройство содержит пробозаборный зонд секторного типа с раскрывающимися створками, газовый сепаратор, расходомер-счетчик газа, мерник жидкости с датчиком уровня, контроллер с механизмом управления створками и запорные краны. Пробозаборный зонд установлен на трубопроводе с помощью переходного патрубка, имеющего полость, в которой расположены раздвижные рычаги, соединенные со створками, шарнирно закрепленными в корпусе и управляемые механизмом. Угол раскрытия створок регулируется, а при заполнении мерника датчик подает сигнал контроллеру на их закрытие или оповещает о необходимости замены мерника. Технический результат - повышение представительности отбора проб с возможностью регулирования расхода и осуществления как периодического, так и непрерывного отбора проб. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для отбора проб в двухфазных потоках и может быть использовано в нефтедобывающей отрасли при оценке качества сепарации газовой фазы на выходе сепарационных установок нефтеводогазовой смеси, на газоконденсатных скважинах, а также в металлургической, машиностроительной, энергетической, химической, нефтяной, пищевой, строительной и других отраслях промышленности, где возникает необходимость измерений расхода и содержания дисперсной фазы в двухфазном потоке.

Одной из проблем при измерениях дебита углеводородных скважин методом предварительного разделения фаз с помощью сепарационных установок является неполная сепарация, являющаяся, в частности, причиной уноса капель жидкости по газоотводящим трубопроводам, и тем самым вносящая погрешность в результат измерений. Аналогичная задача возникает при добыче природного газа и газового конденсата, в технологическом процессе очистки и подготовки газа к транспортировке и дальнейшей переработке, где применяются многоступенчатые сепарационные установки, на выходе из которых пробоотбор необходим для определения эффективности отделения газовой фазы с целью снижения уноса углеводородной жидкости.

При измерениях количества уносимой газом капельной жидкости в двухфазном потоке на практике применяется отбор проб газожидкостного потока различными методами с применением пробоотборного оборудования, например, рекомендованных стандартами ISO 3171 [1], ГОСТ 31370-2008 [2] и МИ 3270-2010 [3].

Известно устройство для отбора дисперсной фазы в двухфазных потоках (патент RU 2053493), содержащее концентрично смонтированные в полости трубопровода цилиндрические наружный корпус и ампулу с входными пазами, образующие рабочий блок, блок управления и средство крепления этих блоков к стенке трубопровода. Ампула рабочего блока выполнена с изолированными фильтрующими отсеками, снабженными сменными фильтрующими элементами. Наружный корпус и ампула рабочего блока выполнены с выходными пазами, идентичными по количеству, геометрии и площади проходного сечения, при этом отбор дисперсной фазы производится одновременно по всему диаметру газохода.

Однако, известное устройство имеет низкую представительность отбора проб, так как не учитывает неравномерность распределения дисперсной фазы в поперечном сечении газожидкостного потока в трубопроводе.

Известно устройство для измерения концентрации капельной жидкости в потоке газа (патент RU 2439544), содержащее патрубок отбора газа с регулятором расхода, направляющим цилиндром, фильтровальным узлом и набором сменных выдвижных пробозаборных зондов с различным внутренним сечением.

Недостатком данного устройства также является низкая представительность отбираемой пробы, так как пробозабор происходит лишь в определенной точке поперечного сечения и при неоднородности распределения дисперсной фазы в поперечном сечении потока результат измерений ее содержания может существенно отличаться от фактического. Кроме того, регулятор расхода не может обеспечить в широком диапазоне одновременно выполнение функций обеспечения изокинетичности отбора пробы и соответствия расхода отбираемого потока рабочему диапазону расходомера-счетчика газа.

Известно устройство для измерения расхода газовых потоков, содержащих капельную фазу (патент RU 2455618), состоящее из измерительного узла с трубкой Пито, термоанемометра и устройства определения химического состава, оснащенного пробозаборным зондом.

Общим недостатком вышеописанных устройств является то, что их пробозаборные зонды не обеспечивают представительность отбираемых проб газожидкостной смеси, так как форма и расположение отверстий или щелей не учитывают неравномерность концентрации дисперсной капельной фазы в поперечном сечении трубопровода, к примеру, ими не улавливается расход жидкости, движущейся непосредственно на стенке трубопровода - пленки, возникающей при кольцевом режиме течения [4]. Профиль концентрации дисперсной фазы в поперечном сечении трубопровода при таком режиме течения существенно меняется, являясь функцией радиуса поперечного сечения [5]. Из-за неравномерности распределения происходит несоответствие концентрации дисперсной фазы в отбираемых пробах ее средневзвешенному значению в двухфазном потоке, если конструкция пробозаборного зонда не отвечает требованиям представительного отбора.

Задача, решаемая изобретением, состоит в создании устройства, отбирающего пробы двухфазного потока, имеющие высокий уровень представительности по показателю содержания дисперсной фазы, с возможностью регулирования расхода и осуществления как периодического, так и непрерывного отбора проб.

Использование: для отбора проб двухфазного газожидкостного потока с преобладанием газовой фазы, несущей дисперсную фазу жидкости, по своей структуре представляющей капельный или кольцевой режим течения, с последующей сепарацией, раздельным измерением расхода и количества каждой фазы и определения содержания дисперсной фазы в газовом потоке.

Сущность заявляемого технического решения состоит в использовании при отборе пробы двухфазного потока пробозаборного зонда секторного типа, выполненного в виде аэродинамически обтекаемого радиально расположенного пилона с раскрывающимися навстречу потока при отборе пробы створками, у которого в рабочем положении щель для отбора пробы имеет форму сектора с углом раскрытия ϕ, при этом доля отбираемого расхода в осесимметричном течении газожидкостного потока составляет .

Кроме того, в механизме раскрытия створок предусмотрен поворотный овальный кулачок, раздвигающий рычаги управления углом раскрытия створок, фиксирующемся и отображающемся на шкале, по которой определяется доля отбираемого потока, с тем, чтобы отбираемый зондом расход двухфазного потока соответствовал диапазону измерений расходомера-счетчика газа.

Для исключения переполнения накопительный мерник жидкости снабжен датчиком уровня, срабатывающим при достижении критического уровня жидкости в мернике, сигнал которого передается контроллеру, подающему команду управляющему механизму закрытия створок пробозаборника, либо, для сохранения непрерывности измерений, кран на отстойнике закрывается, заполненный накопительный мерник заменяется на пустой из сменного комплекта, кран открывается и набор пробы жидкости продолжается.

На фиг. 1 схематично изображено расположение элементов, из которых состоит устройство для отбора проб в двухфазных потоках. Как правило, подобные устройства состоят из измерительного участка 1 трубопровода, на котором установлен пробозаборный зонд 2. Отбираемая проба поступает в сепаратор 3, где происходит разделение фаз, при этом дисперсная фаза оседает в мернике жидкости 4, а газ проходит через расходомер-счетчик газа 5 и далее снова возвращается ниже по потоку в трубопровод. Для предотвращения переполнения на мернике жидкости установлен датчик уровня 6, сигнал с которого передается управляющему программируемому контроллеру 7, связанному с механизмом закрытия створок 8 для осуществления периодического или непрерывного отбора проб двухфазного потока. С целью выравнивания поля скоростей и повышения представительности проб перед измерительным участком установлен сужающийся переходник 9. При замене заполненного мерника на запасной из сменного комплекта, для обеспечения непрерывности отбора, а также при его завершении имеются запорные краны 10.

Пробозаборный зонд секторного типа, изображенный на фиг. 2, выполнен в виде обтекаемого пилона, радиально установленного в трубопровод, и имеет раскрывающиеся створки 11, шарнирно закрепленные на корпусе пробозаборного зонда 2. Зонд установлен на трубопроводе с помощью переходного патрубка 12, имеющего фланцевое соединение с уплотняющей вставкой 13, внутри которой имеется полость, где размещены рычаги разведения створок 14, прижимаемые друг к другу пружинными упорами 15, управляемые поворотным механизмом 8 посредством штока 17 и овального кулачка 16.

Технический результат изобретения состоит в повышении представительности отбора проб газожидкостного потока, производимого пробозаборным устройством секторного типа, для определения содержания дисперсной фазы двухфазного потока, расширении диапазона использования данного устройства путем регулирования угла раскрытия створок и контроля уровня в мернике жидкости.

Литература

1. ISO 3171: 1988 Petroleum liquids; automatic pipeline sampling. Нефтепродукты жидкие. Автоматический отбор проб из трубопроводов.

2. ГОСТ 31370-2008 (ИСО 10715: 1997) Газ природный. Руководство по отбору проб.

3. МИ 3270-2010 Рекомендация. ГСИ. Содержание капельной жидкости в потоке природного и попутного газа. Методика выполнения измерений.

4. С.Л. Малышев, Р.С.Малышев. «Пробоотбор "влажного" газа на газоконденсатных и нефтяных скважинах». Газовая промышленность, №9, 2019 г. с. 24-29.

5. С.Л. Малышев. Контроль и воспроизведение двухфазного потока на эталоне массового расхода газожидкостных смесей: дис. к.т.н. Казань, 2018.140 с.

1. Устройство для отбора проб в двухфазных потоках, включающее пробозаборный зонд, сепаратор, расходомер-счетчик газа и мерник жидкости, отличающееся тем, что пробозаборный зонд выполнен в виде аэродинамически обтекаемого пилона секторного типа с раскрывающимися створками, щель для отбора пробы которого образуется при открытии створок и представляет собой часть поперечного круглого сечения в форме сектора, обеспечивающего представительность отбираемой пробы для осесимметричного газожидкостного потока в трубопроводе круглого сечения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фронтовая часть пробозаборного зонда выполнена в виде раскрывающихся навстречу потоку створок в интервале времени отбора пробы двухфазного потока в количестве, достаточном для обеспечения представительности отобранной пробы и последующего измерения содержания дисперсной фазы.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что механизм управления углом раскрытия створок обеспечивает изокинетичность отбора пробы и устанавливает расход потока газовой фазы, соответствующий рабочему диапазону используемого расходомера-счетчика газа.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что количество отсепарированной жидкой фазы, осаждающейся в мернике жидкости, контролируется датчиком уровня, дающим сигнал на закрытие створок пробозаборного зонда при превышении критически допустимого уровня жидкости в мернике, либо оповещающим о необходимости его замены на запасной из комплекта сменных мерников.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что отбор пробы происходит в вертикальном участке трубопровода, где картина распределения содержания дисперсной фазы в поперечном сечении двухфазного потока наиболее близка к осесимметричной.

6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что перед измерительным участком для отбора проб выше по потоку имеется сужающийся участок трубопровода, выполняющий функцию выравнивания полей скоростей двухфазного потока в его поперечном сечении.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ветеринарной иммунологии и предназначено для диагностики снижения иммунологической реактивности животного организма по биологическому тесту. В качестве биологического теста используют энзиматический тест для выявления различия в функциональной активности лимфоцитов и готовят реагирующие смеси.

Описаны устройства, системы и способы обнаружения и предоставления предупреждения касательно наличия жидкостного загрязнения в линии пневматической сети и/или пневматическом приборе. Устройство для обнаружения жидкости, обнаруживающее жидкостное загрязнение в пневматической сети и предоставляющее его индикацию, содержит: корпус; электронный датчик содержания влаги, расположенный в указанном корпусе и выполненный с возможностью соединения с пневматической сетью и обнаружения наличия жидкости в указанной пневматической сети; и устройство беспроводной передачи данных, расположенное в указанном корпусе и выполненное с возможностью передачи данных от электронного датчика содержания влаги в узел передачи данных компьютерной сети предприятия.

Изобретение относиться к пробоотборникам, которые переносят объемный твердый и сыпучий порошок, а более конкретно – к автономному устройству для отбора проб в конфигурации, предотвращающей вращение пробы. Изобретение может использоваться для сбора образцов сухого материала, протекающего в трубе.

Изобретение относится к диагностике in vitro. Раскрыто применение способа для диагностики in vitro, где указанный способ включает: обеспечение кассеты, имеющей множество рабочих объемов; перенос растворов текучих сред по меньшей мере из одного из указанного множества рабочих объемов по меньшей мере в один другой из указанного множества рабочих объемов, где указанный перенос растворов текучих сред включает линейное перемещение переносящего элемента, с последовательным обеспечением сообщения с внутренними пространствами указанных по меньшей мере некоторых из указанного множества рабочих объемов; и вентиляцию указанного по меньшей мере одного из указанного множества рабочих объемов, где указанное множество рабочих объемов включает по меньшей мере первый рабочий объем и второй рабочий объем, где указанный перенос растворов текучих сред предусматривает: расположение разрушающего клеточную мембрану материала в первом рабочем объеме; расположение открытого конца полой иглы с введением в сообщение с указанным первым рабочим объемом; всасывание, по меньшей мере, некоторой порции указанного разрушающего клеточную мембрану материала в указанную полую иглу; линейное перемещение указанного открытого конца указанной полой иглы с введением в сообщение со вторым рабочим объемом, имеющим заключенную в нем пробу; и осуществляемое неоднократно всасывание указанной пробы и по меньшей мере части указанного разрушающего клеточную мембрану материала в указанную полую иглу; и исторжение указанной пробы и по меньшей мере части указанного разрушающего клеточную мембрану материала из указанной полой иглы в указанный второй рабочий объем, тем самым смешивая указанную пробу и указанный разрушающий клеточную мембрану материал.

Изобретение относится к области медицины, в частности к анестезиологии и реаниматологии, и предназначено для прогнозирования полиорганной недостаточности (ПОН) после операций на сердце, выполненных в условиях искусственного кровообращения. На основании сочетания концентрации мтДНК в сыворотке крови пациентов более 10 отн.

Изобретение относится к технике пробоотбора и предназначена как для косвенного отбора проб газа из газопровода в контейнер для транспортирования к месту проведения анализа компонентного состава пробы газа, так и для прямого отбора проб при проведении анализа температуры точки росы, содержания механических примесей, меркаптановой серы и сероводорода, и может быть использовано в нефтегазодобывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к приспособлениям для хранения и подготовки образцов для спектроскопических процедур. Контейнер (112) для определения химического состава образца целиком размещен внутри оптической интегрирующей камеры (110), содержит ограничивающий элемент, выполненный из фторуглеродного пластика; причем ограничивающий элемент обладает коэффициентом диффузного пропускания по меньшей мере 80% и содержит экранирующую перегородку, представляющую собой дефлектор или рассеивающий элемент, имеющий коэффициент диффузного пропускания менее 20%; при этом контейнер (112) для образца выполнен с возможностью размещения твердого или жидкого образца, причем контейнер для образца не встроен в стенку интегрирующей камеры и не установлен в качестве части стенки интегрирующей камеры.

Изобретение предназначено для фильтрования частиц, в частности наночастиц, транспортируемых в текучей среде, для определения подверженности фильтрующего устройства (1) воздействию наночастиц. Фильтрующее устройство (1) содержит опорный элемент (2) с верхней поверхностью (3), нижней поверхностью (4), боковой поверхностью (5) и по меньшей мере одним каналом для текучей среды, имеющим впускное отверстие для текучей среды и выпускное отверстие (14) для текучей среды, причем верхняя поверхность (3) и нижняя поверхность (4) проходят по существу параллельно друг другу.

Изобретение относится к области медицины, в частности к акушерству и гинекологии, и предназначено для прогнозирования эффективности лечения преэклампсии средней тяжести, в том числе у женщин с хронической артериальной гипертензией, начиная с 24 недель беременности. У беременных в сроке до 36 недель гестации определяют относительное содержание CD20-CD38+ в популяции CD19+ В-лимфоцитов.

Изобретение относится к способу получения проб донного грунта в морских исследованиях, заключающемуся в погружении пробоотборной трубки в грунт и подъеме ее на поверхность вместе с содержимым, причем в грунт внедряют вращающуюся спираль, затем под давлением внедряют трубку, равную диаметру спирали, на глубину, большую на 1-2 см, чем внедрилась спираль, и поднимают трубку на поверхность вместе со спиралью, а также к устройству для осуществления способа получения проб донного грунта в морских исследованиях, содержащему раму на тросе с закрепленными на ней трубкой, балластом и видеокамерой, причем на раме установлено несколько трубок, в каждой из которых находится пробоотборная спираль, закрепленная на профильной оси, проходящей сквозь привод вращения, и на верху которой находится фиксатор, с массой, определяющей усилие внедрение спирали в дно.
Наркология
Наверх