УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РЕЖИМА ДВИЖЕНИЯ ГАЗОВОГО ПОТОКА Российский патент 1995 года по МПК F17D3/03 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в других областях народного хозяйства.

Актуальность разработки данного устройства обусловлена необходимостью контроля процесса перекачки газовых потоков по параметрам концентрации и режиму подачи газа, необходимостью быстрого и достоверного получения информации о качественном состоянии перекачиваемой смеси газового потока и изменении режима работы насосов.

Известно устройство для контроля за прохождением зоны смеси нефтепродуктов, перекачиваемых по трубопроводным коммуникациям [1]
Однако данное устройство не имеет возможности контроля прохождения по трубопроводу газовых смесей, не регистрирует концентрацию перекачиваемых продуктов в случае многокомпонентных смесей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство контроля прохождения очистных объектов в трубопроводах, содержащее приемный преобразователь, усилитель, узкополосный фильтр, исполнительный элемент, формирователь импульсов [2]
Однако такое устройство не имеет возможности контроля процентного содержания в смесях различных компонентов и характеризуется длительностью времени определения.

Техническим результатом изобретения является сокращение времени и повышение достоверности контроля.

Цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит кварцевые резонатора, генераторы, измерители амплитуды колебаний резонаторов, блок сравнения, исполнительный механизм, при этом на поверхность кварцевых резонаторов нанесены адсорбенты и они установлены внутри трубопровода на различном удалении от его центра по диаметру.

Принципиальная схема устройства приведена на фиг.1. Устройство состоит из трубопровода 1, внутри которого размещены кварцевые резонаторы 2, 3, 4, генераторов 5, 6 и 7, измерителей 8,9 и 10 амплитуды колебаний резонаторов, блока 11 сравнения сигналов кварцевых резонаторов, исполнительного механизма 12 и насоса 13.

Кварцевые резонаторы размещены внутри трубопровода на различном удалении от его центра и имеют на своей рабочей поверхности различные адсорбенты (адсорбенты выбираются в зависимости от перекачиваемого газа или компонентов газа). Резонаторы соединены с генераторами и измерителями амплитуды их колебаний, а те, в свою очередь, соединены с блоком сравнения сигналов. Блок сравнения сигналов соединен с исполнительным механизмом для регулирования работы насоса.

Для доказательства работоспособности предлагаемого устройства необходимо привести ряд полученных экспериментальных данных.

При проведении экспериментальных исследований установлено, что при нанесении на рабочую поверхность кварцевого резонатора адсорбента, селективно выбранного на определенный газ, который перекачивается по трубопроводу, происходит насыщение адсорбентом и амплитуда кварцевого резонатора изменяется пропорционально концентрации перекачиваемого продукта. Данная экспериментальная зависимость показана на фиг.2.

Таким образом, создаются условия для того, чтобы четко и быстро регистрировать процесс перекачки газа по трубопроводу. Также появляется возможность контролировать перекачку многокомпонентных смесей газов с заданной их концентрацией. Это осуществляется следующим образом. В трубопровод, по которому перекачивается многокомпонентная смесь, устанавливаются кварцевые резонаторы в количестве, необходимом для контроля концентрации каждого из компонентов газовой смеси.

Теперь необходимо рассмотреть, как же происходит контроль за заданной концентрацией перекачиваемого продукта. При проведении экспериментальных исследований зависимости изменения амплитуды колебаний кварцевого резонатора с адсорбентом установлено следующее. При отклонении концентрации от заданной величины происходит скачкообразное изменение амплитуды колебаний резонатора. Это обусловлено тем, что адсорбция носит обратимый характер. При постоянной концентрации амплитуда постоянна. Но при изменении концентрации происходит изменение амплитуды, как это показано на фиг.3.

Исходя из проведенных исследований доказывается работоспособность заявляемого устройства.

Устройство работает следующим образом.

Кварцевые резонаторы с нанесенными на боковую поверхность адсорбентами (адсорбенты подбираются в зависимости от компонентов, которые перекачиваются по трубопроводу) устанавливаются внутри трубопровода на различном удалении (расстояние может быть d/4 или d/5 или другое) друг от друга. Соединяются резонаторы с генераторами и измерителями амплитуды колебаний. Первоначально необходимо составить калибровочную зависимость изменения амплитуды колебаний кварцевого резонатора с нанесенным адсорбентом от концентрации газа, в дальнейшем контроль производят по изменению амплитуды колебаний резонатора и от соотношения требуемой концентрации и действительной производят управление подачей необходимого компонента перекачиваемого продукта газа.

Для пояснения дальнейшей работы заявляемого устройства необходимо расписать его работу в различных режимах.

При перекачке продукта (компонентов смеси) с заданной концентрацией амплитуда колебаний всех резонаторов имеет величину, заданную по калибровочной зависимости, и поэтому насос работает в постоянном режиме.

При перекачке продукта с возникшими отклонениями по концентрации одного или нескольких компонентов происходит изменение амплитуды колебаний кварцевого резонатора и исходя из этого блок сравнения сигналов выдает команду на исполнительный механизм, который изменяет режим работы насоса (или уменьшает, или увеличивает производительность).

Данное устройство может решать задачи по контролю режима перекачки турбулентного или ламинарного. Для этого кварцевые резонаторы устанавливаются также на разных уровнях по диаметру трубопровода и по изменению амплитуды колебаний можно производить регулировку режима перекачки газового потока.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет быстро и достоверно производить контроль режима перекачки газов по трубопроводу.

Сущность изобретения: устройство дополнительно содержит кварцевые резонаторы, генераторы, измерители амплитуды колебаний резонаторов и блок сравнения. На поверхность кварцевых резонаторов нанесены адсорбенты. Кварцевые резонаторы размещены внутри трубопровода на различном расстоянии от центра трубопровода. 3 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РЕЖИМА ДВИЖЕНИЯ ГАЗОВОГО ПОТОКА, содержащее трубопровод, насос, запорную и регулирующую арматуру, формирователь импульсов, исполнительный механизм, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит кварцевые резонаторы, генераторы, измерители амплитуды колебаний резонаторов, блок сравнения, при этом на поверхность кварцевых резонаторов нанесены адсорбенты и они установлены внутри трубопровода на расстоянии друг от друга.