Пробоотборник

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к автои:комм сви атиьствю

Союз Советских

Социалистических

Республик

<11>840700

4i

1 (61) Дополнительное к &BT. свид-ву

I (22) Заявлено 171079 (21) 2832343/18-24 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет (511М. К .

С 01 И 1/10

Государственный комитет

ССС P ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 230681.Бюллетень й9 23 (53) УДК (088.8) Аата опубликования описания 230681 (72) Авторы изобретения

И. Г.Басаргин, Н.А.Малков и М.И.Жворонков

I с

L с (71) Заявитель (54) ПРОБООТБОРНИК

Изобретение относится к пробоотборникам и может. быть использовано при отборе проб жидких продуктов, перемещаемых по трубопроводу, например, нефти и нефтепродуктов в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Известен пробоотборник, содержащий клапанное устройство, генератор импульсов, управляющий работой кла- 10 панного устройства,и сборник пробы 1

Йедостаток пробоотборника — отсутствие возможности отбора проб в коли-. честве, пропорциональном расходу продукта прошедшего по трубопрово- 15 ду, согласно ГОСТУ 2517-69.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пробоотборник, содержащий измеритель расхода среды, клапанное устройство, 20 установленное на трубопроводе, сис.тему управления работой клапанного устройства с применением .элементов универсальной системы элементов применения промышленной автоматики 25

УСЭППА и сборник пробы, связанный с клапанным устройством (2).

Недостатком этого пробоотборника является то, что он не обеспечивает отбор проб, пропорционально расхо- З0 ду протекающего по трубопроводу продукта. Максимальная ошибка достигает 50%, так как интегрирующее звено, содержащее сумматор, пульсирующий дроссель и емкость отрабатывают сигнал с измерителя расхода при величине 0,2 кгс/см и менее,т.е. когда действительное значение расхода равно нулю.

Выходной сигнал, поступающий в клапанное устройство с выхода элемента сравнения, отрабатывается нечетко, так как диаметр отверстия сопел у элемента сравнения меньше, чем у трехмембранного реле, а сброс этого сигнала до нуля дополнительно задерживается регулирующим дросселем, установленным на линии в управляющую камеру элемента сравнения.

Кроме того, применение в пробоотборнике пульсирующего дросселя и генератора импульсов, собранного из трехмембранного реле и регулирующего дросселя, имеющих высокую частоту переключений снижает надежность работы пробоотборника из-за механического износа (разрыва) мембран этих элементов.

Цель изобретения — расширение области применения путем обеспечения

840700

35 отбора проб, пропорционально расходу протекающей по трубопроводу среды, и повышение надежности пробоотборника.

Поставленная цель достигается тем, что в пробоотборнике, содержащем измеритель расхода среды в трубопроводе, клапан, установленный на трубопроводе и подключенный к сборнику пробы, а также систему управления работой клапана, включающую сумматор, пневмоемкости, регулируемые и нерегулируемые дроссели, трехмембранные реле и первый элемент сравнения, система управления работой клапана содержит одноконтактные клапаны и второй элемент сравнения, причем выход измерителя расхода соединен с одной из положительных камер сумматора, а канал постоянного подпора соединен с одной из отрицательных камер сумматора, первый регулиру- 20 емый дроссель соединен своим входом с выходом сумматора и с другой отрицательной камерой сумматора, первая пневмоемкость соединена своим входом с выходом пеРвого Регулируе- 25 мого дросселя, плюсовая камера первого элемента сравнения соединена с выходом первой пневмоемкости и с другой положительной камерой сумматора, сопло первого одноконтактного клапана соединено с выходом первого пневмоемкости, проточная камера первого одноконтактного клапана соединена с атмосферой, одна из управляющих камер трехмембранного реле соединена с выходом первого элемента сравнения, а выход трехмембранного реле соединен с клапаном, выход второго элемента сравнения соединен своим выходом с од,ной из управляющих камер первого 40

1одноконтактного клапана, постоянный дроссель соединен своим входом с одной из проточных камер второго элемента сравнения, а выходом постоянный дроссель соединен с атмос- 4 ферой, выход второй пневмоемкости соединен с плюсовой камерой второго элемента сравнения, сопло второго одноконтактного клапана соединено с входом второй пневмоемкости, а проточная камера второго одноконтактного. клапана соединена с атмосферой, вход второго регулируемого дросселя соединен с выходом трехмембранного реле и с одной из управляющих камер второго одноконтактного клапана, а выход второго регулируемого дросселя соединен с соплом второго одноконтактного клапана и с входом второй пневмоемкости.

На чертеже представлена блок- 60 схема пробоотборника.

Пробоотборник состоит из измерителя 1 расхода, сумматора 2, первого регулируемого дросселя 3, первой пневмоемкости 4, первого элемента

5 сравнения, первого оцнокснтактного клапана б, трехмембранного реле 7, клапана 8, второго одноконтактного клапана 9, второго регулируемого дросселя 10, второй пневмоемкости 11, второго элемента 12 сравнения, постоянного дросселя 13, сборника 14 проб.

Пробоотборник работает следующим образом.

Выходной сигнал измерителя 1 расхода, давление которого пропорционально расходу протекающей по трубопроводу среды, поступает в плюсовую камеру сумматора 2, в минусовую камеру которого поступает из канала постоянного подпора давление задатчика,равное 0,2 кгс/см

Q.

{paaeoe выходному давлению измерителя расхода, когда значение расхода равно нулю) .

При отсутствии расхода измеряемой среды величина выходного сигнала измерителя среды, поступающего в плюсовую камеру сумматора 2,и величина подпора в минусовой камере сумматора 2 равны между собой, следовательно на выходе сумматора 2 давление равно нулю и пробоотборник в работу не включается.

Таким образом, при отсутствии расхода измеряемой среды, пробоотборник автоматически отключается.

При значении расхода измеряемой среды больше нуля, сигнал измерителя 1 расхода, поступающий в положительную камеру сумматора 2,больше 0,2 кгс/cM . В результате на вы2 ходе сумматора 2 давление равно разности давлений в камерах сумматора 2, которая интегрируется звеном, состоящим из сумматора 2, регулируемого дросселя 3 и пневмоемкости 4.

Интегрирующее звено выполняет операцию

Р f(p 7)dt

LI o где P — давление на выходе интегрирующего звена;

P — давление в камере Г сумматора, Р— давление в камере В сумматоЬ ра;

Т = — — постоянная времени интегри N ó рования.

Постоянная времени интегрирования зависит от значений проводимости переменного сопротивления, V емкости (объем постоянный), газовой постоянной R и абсолютной температуры Я

{величина которой принимается постоянной) .

Следовательно, постоянная времени интегрирования зависит от значений проводимости устанавливаемой регулируемым дросселем 3, чем больше проводимость, тем меньше постоян8.40700

СО ная времени интегрирования и наоборот.

Выходной сигнал интегрирующего .звена поступает в положительную камеру элемента 5 сравнения, в минусовую камеру которого подается постоянный подпор от задатчика и в сопло одноконтактного клапана 6, которое закрыто под действием постоянного подпора в камере от задатчика.

С увеличением или уменьшением расхода, а следовательно, с увеличением или уменьшением выходного сигнала измерителя 1 расхода, выходной сигнал интегрирующего звена увеличивается или уменьшается, пропорционально расходу измеряемой среды.

При накапливании выходного сигнала интегрирующего звена в камере больше, чем величина подпора в камере элемента 5 сравнения, сборка элемента 5 сравнения перемещается вниз, закрывает сопло в камере и открывает сопло в камере. Выходной сигнал равный давлению питания элемента 5 сравнения, поступает в камеру трехмембранного реле 7.

Сборка трехмембранного реле 7 перемещается вниз, закрывает сопло в камере и открывает сопло в камере.

Выходной сигнал, равный давлению питания трехмембранного реле 7, поступает на клапан 8, в камеру одноконтактного клапана 9 и на вход регулируемого дросселя 10. Клапан 8 пробоотборника соединяет полость трубопровода со сборником 14 пробы и происходит отбор пробы.

Сборка одноконтактного клапана 9 под действием давления в камере, превышающего величину подпора в ка— мере от задатчика, перемещается вниз и закрывает сопло в камере. Через регулируемый дроссель 10 в пневмоемкости 11 и соединенной с ней в плюсовой камере элемента 12 сравнения накапливается давление. И через. время, обусловленное открытием регулируемого дросселя 10 (это время должно быть задано таким, чтобы произошел отбор пробы в нужном количестве), давление в плюсовой камере элемента 12 сравнения превысит давление подпора от задатчика в минусовой камере. Сборка элемента 12 сравнения перемещается вниз, закрывает сопло в камере и открывает сопло в другой камере. Выходное давление, равное давлению питания с выхода элемента 12 сравнения, поступает в камеру одноконтактного клапана 6.

И так как давление в этой камере больше, чем давление подпора от задатчика в другой камере одноконтактного клапана 6, то его сборка перемещается вверх, открывает сопло в проточной камере. Давление из пневмоемкости 4, плюсовой камеры элемента 5 сравнения и плюсовой камеры сумматора 2 мгновенно сбрасывается в атмосферу через открытое сопло в проточной камере одноконтактного клапана 6. В результате, на выходе интегрирующего звена и в плюсовой камере элемента 5 сравнения давление равно нулю. Под действием подпора в камере элемента 5 сравнения его сборка перемещ ется вверх, закрывает питающее сопло и открывает сопло в другой камере, связанное с атмосферой.

В результате, в камере трехмембранного реле 7 давление падает до нуля. Сборка трехмембранного реле

IS 7 под давлением пружины перемещается вверх, закрывает питающее сопло в другой камере и открывает сопло в другой камере Г, соединив свой выход с атмосферой. Давление на выходе трехмембранного реле 7 падает до нуля. Клапан 8 пробоотборника . рассоединяет полость трубопровода со сборником 14 пробы, отбор пробы прекращается. Давление в одной камере одноконтактного клапана 9 падает и становит"ся меньше давления подпора в другой камере того же клапана, его сборка под действием давления подпора перемещается вверх, J открывает сопло, соединив с атмосферой пневмоемкость 11 и плюсовую камеру элемента 12 сравнения. Давление из пневмоемкости 11 и пл эсовой камеры элемента 12 сравнения мгновенно сбрасывается в атмосферу.

Под действием давления подпора элемента 12 сравнения его сборка перемещается вверх, закрывает. сопло в одной камере и открывает сопло в другой камере, соединив выход

40 элемента 12 сравнения и камеру одноконтактного клапана 6 через постоянный дроссель 13 с атмосферой. Под действием давления подпора в камере одноконтактного клапана 6 его сборка перемещается вниз, закрывает сопло, рассоединив пневмоемкость 4, плюсовую камеру элемента сравнения

5 и плюсовую камеру сумматора 2 с атмосферой.

Далее весь цикл работы пробоот- борника повторяется. Постоянный дроссель 13 предназначен для замедления сброса выходного сигнала элемента 12 сравнения в атмосферу. Этим обеспечивается сброс давления до нуля в атмосферу из пневмоемкости 4, плюсовой камеры элемента сравнения

5 и плюсовой камеры сумматора 2.

Работа пробоотборника возможна при отсутствии измерителя расхода среды в трубопроводе. Для этого достаточно подать давление сжатого воздуха в положительную камеру Г сумматора 2 величиной в пределах 0,31 кгс/см

840700

При и;змерении расхода приборами, выходной сигнал которых связан квадратичной зависимостью с количеством протекающей по трубопроводу среды .например, при использовании сужающих устройств), дополнительно устанавливается прибор извлечения квадратичного корня, вход которого соединяют с выходом измерителя 1 расхода, а выход с положительной камерой Г сумматора 2.

Формула изобретения

Пробоотборник, содержащий измеритель расхода среды в трубопроводе, клапан, установленный на трубопроводе и подключенный к сборнику пробы, а также систему управления работой клапана, включающую сумматор, пневмоемкости, регулируемые и нерегулируемые дроссели, трехмембранные реле и первый элемент сравнения, отличающийся тем, что, с целью расширения области Применения путем обеспечения отбора проб, пропорционально расходу протекающей по трубопроводу среды, и повышения надежности пробоотборника, система управления работой клапана содержит одноконтактные клапаны и второй элемент сравнения, выход измерителя расхода соединен с одной из положительных камер сумматора, а канал постоянного подпора соединен с одной из отрицательных камер сумматора, первый регулируемый дроссель соединен своим входом с выходом сумматора и с другой отрицательной камерой сумматора, первая пневмоемкость соединена своим входом с выходом первого регулируемого дросселя, плюсовая камерапервоro элемента сравнения соединена с выходом первой пневмоемкости и с другой положительной камерой сумматора, сопло первого одноконтактного клапана соединено с выходом первой пневмоемкости, проточная камера первого одноконтактного, клапана соединена с атмосферой, одна из управляющих камер трехмембранного реле соединена с выходом первого элемента сравнения, а выход трехмембранного реле соединен с клапаном, выход второго элемента сравнения соединен своим выходом с одной из управляющих камер первого одноконтактного клапана, постоянный дроссель соединен сво15 им входом с одной из проточных камер второго элемента сравнения, а выходом постоянный дроссель соединен с атмосферой, выход второй пневмоемкости соединен с плюсовой камерой

)Q второго элемента сравнения, сопло второго одноконтактного клапана соединено с входом второй пневмоемкости

Р а проточная камера второго одноконтактного клапана соединена с атмосферой, вход второго регулируемого дросселя соединен с выходом трехмембранного реле и с одной из управляющих камер второго одноконтактного клапана, а выход второго регулируемого дросселя соединен с соплом второго одноконтактного клапана и с входом второй пневмоемкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Пробоотборные системы и устройства для жидких сред, тематический обзор. М., ЦНИИТЭНефтехим, 1972, с.17.

2 . Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2646694/18-24, кл. G 01 и 1/10, 1978 (прототип) .

840700

Составитель И.Шепилова

Техред И. Асталощ Корректор М.Демчик

Редактор В.Еремеева

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Заказ 4749/62 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5