СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ДЕЙСТВУЮЩЕМ ТРУБОПРОВОДЕ Российский патент 1997 года по МПК G01L9/04 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, а именно к контролю рабочего давления в магистральных трубопроводах.

Известен способ измерения давления в трубопроводах с помощью манометров, предусматривающий отбор давления из какой-либо точки трубопровода посредством импульсной трубки [1]
Недостатком известного способа является низкая достоверность измерения, обусловленная малой чувствительностью датчика.

Также известен способ измерения давления в трубопроводах, основанный на измерении разности электрических сопротивлений измерительной и компенсационной обмоток тензометрического чувствительного элемента [2]
К недостаткам указанного способа относятся нелинейность амплитудной характеристики из-за жесткого защемления мембраны, на которую наклеена измерительная обмотка, воздействие агрессивных сред на электрические преобразователи, а также возможные утечки транспортируемого по трубопроводу продукта из-за наличия резьбового штуцера для присоединения датчика давления, а также отверстия в стенке трубопровода.

Задачей изобретения является создание тензометрического способа измерения давления в трубопроводе, обеспечивающего измерение давления без нарушения целостности трубопровода, а также повышение надежности за счет исключения контакта узлов измерителя с агрессивными средами.

Поставленная задача достигается тем, что в способе измерения давления в действующем трубопроводе, основанном на воздействии измеряемого давления на тензометрический чувствительный элемент и измерении изменения разности электрических сопротивлений измерительной и компенсационной обмоток чувствительного элемента, согласно изобретению тензометрической чувствительный элемент наносят на предварительно очищенную и покрытую изолирующим слоем поверхность трубопровода, причем измерительную обмотку размещают на поверхности трубопровода с предварительным натягом, а компенсационную обмотку устанавливают по периметру трубопровода с зазором относительно ее поверхности.

В предпочтительных вариантах измерительную обмотку наматывают на трубопровод по спирали; измерительную обмотку накладывают на трубопровод в виде петлевой решетки с углом охвата трубопровода менее 360 град. при этом петли соединяют между собой шнуровой полиспастной стяжкой, а ветви каждой петли соединяют между собой медными перемычками; измерительную обмотку предварительно накладывают в виде петлевой решетки на стальной хомут с ребрами жесткости, который затем устанавливают на трубопровод и концы которого соединяют стяжками, причем каждую петлю закрепляют на хомуте посредством крючков, а ветви ее соединяют между собой медными перемычками.

На фиг. 1 показан пример размещения измерительной обмотки, намотанной по спирали на трубу; на фиг. 2 размещение измерительной обмотки в виде петлевой решетки, натянутой на трубе; на фиг. 3 размещение измерительной обмотки в виде петлевой решетки на хомуте; на фиг. 4 электрическая схема соединения обмоток чувствительного элемента.

Способ реализуется с помощью датчика давления, включающего проволочные, выполненные например из сплава константана, измерительную 1 (фиг. 1, 2, 3, 4) и компенсационную обмотки 2 (фиг. 1, 2, 3, 4). Проволочная измерительная обмотка 1 (фиг. 1, 2, 3, 4) намотана по спирали на трубу 3 (фиг. 1, 2, 3) поверх твердого изолирующего слоя 4 (фиг. 1, 2, 3) с предварительным натягом, обеспечивающим совместные радиальные деформации стенки трубы 3 (фиг. 1, 2, 3) и измерительной обмотки 1 (фиг. 1, 2, 3, 4) при всех перепадах рабочего давления в трубопроводе. Проволочная компенсационная обмотка 2 (фиг. 1, 2, 3, 4) выполнена из трех частей 5, 6, 7 (фиг. 4), кажая из которых изготовлена с сопротивлением, равным сопротивлению измерительной обмотки 1 (фиг. 1, 2, 3, 4), и наложена на стенку трубы 3 (фиг. 1, 2, 3) в свободном состоянии, например в виде катушки, без механического взаимодействия с трубой 3 (фиг. 1, 2, 3) при перепадах (колебаниях) рабочего давления. Измерительная 1 (фиг. 1, 2, 3, 4) и части 5, 6, 7 компенсационной обмотки соединены по мостовой схеме (фиг. 4) и покрыты снаружи изоляцией для защиты от влаги и механических повреждений (на фиг. не показана).

Наложение с равномерным натягом спиральной измерительной обмотки в трассовых условиях на подземный магистральный трубопровод может в некоторых случаях вызвать затруднение. Для облегчения операций, выполняемых в трассовых условиях, и обеспечения равномерного предварительного натяга проволочная измерительная обмотка 1 (фиг. 2) может быть выполнена в виде заранее заготовленной в условиях завода или мастерской петлевой решетки с петлями 8 (фиг. 2), уложенной далее на трубу 3 поверх изолирующего слоя 4 на части периметра с углом охвата менее 360 угловых градусов с предварительным натягом и фиксацией петель с помощью зигзагообразной шнуровой металлической полиспастной стяжки 9, причем концы 10, 11 измерительной обмотки закреплены на поверхности трубы 3, ветви каждой петли 8 соединены медными перемычками 12, практически полностью исключающими поперечную чувствительность измерительной обмотки и обеспечивающими лучшие условия передачи измеряемого давления в датчик.

Для уменьшения объема работ, выполняемых в полевых условиях, петлевая решетка проволочной измерительной обмотки предварительно накладывается поверх изолирующего слоя на установленном на трубопроводе с натягом тонкостенном стальном хомуте 13 (фиг. 3) с ребрами жесткости 14 и стяжным устройством 15. При этом петли 8 зафиксированы на хомуте 13, например, с помощью крючков 16, присоединенных к ребрам жесткости 14.

Измерение деформаций трубопровода и давления в нем осуществляется определением величины тока в диагонали измерительного моста (фиг. 4), одно из плеч которого включает измерительную обмотку 1, три других плеча включают части 5, 6, 7 компенсационной обмотки. Для питания используется источник тока 17. Электрический ток из диагонали моста, пропорциональный измеряемому в трубопроводе давлению, поступает в усилитель 18 и далее на измерительный прибор 20.

Ниже приведен конкретный пример реализации способа на нефтепродуктопроводе диаметром 529 мм. Измерительная обмотка 1 (фиг. 1) общим номинальным сопротивлением в 400 Ом выполняется намоткой на трубопровод 20 витков константановой проволоки диаметром 0,8 мм с сопротивлением 12 Ом/м. Аналогичное значение сопротивления имеют части 5, 6, 7 компенсационной обмотки, соединенные по мостовой схеме. Градуировка производится с учетом того, что при изменении давления в трубопроводе происходит незначительное увеличение диаметра и периметра трубопровода, а также удлинение измерительной обмотки с уменьшением поперечного сечения проволоки и увеличением продольного сопротивления. При градуировке в процессе изменения (увеличения) давления в трубопроводе с помощью имеющегося на насосной станции контрольного манометра определяется значение давления и с помощью измерительного моста замеряется изменение (увеличение) сопротивления, соответствующего увеличению давления на 1 атм. Полученная характеристика используется в дальнейшем в процессе эксплуатации для определения рабочего давления в трубопроводе по значениям сопротивления измерительной обмотки.

Использование: изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в трубопроводном транспорте для контроля давления в трубопроводах без нарушения целостности трубопровода. Сущность изобретения: измерительную обмотку 1 тензометрического чувствительного элемента располагают на трубе 3 поверх твердого изолирующего слоя 4 с предварительным натягом, обеспечивающим совместные радиальные деформации стенки трубы и измерительной обмотки при всех перепадах рабочего давления в трубопроводе. Компенсационную обмотку 2 накладывают на стенку трубы 3 в свободном состоянии без механического взаимодействия с трубой при колебаниях рабочего давления. Измерение деформации трубопровода и давления в нем осуществляется определением величины тока в диагонали измерительного моста, одно из плеч которого включает измерительную обмотку, а три других - часть компенсационной обмотки. В других вариантах способа измерения: а/ измерительную обмотку 1 наматывают на трубопровод по спирали; б/ измерительную обмотку 1 накладывают на трубопровод в виде петлевой решетки с углом охвата трубопровода менее 360 градусов, при этом петли соединяют между собой шнуровой полиспастной стяжкой 9, а ветви каждой петли соединяют между собой медными перемычками 12; в/ измерительную обмотку 1 предварительно накладывают в виде петлевой решетки на стальной хомут 13 с ребрами жесткости 14, который затем устанавливают на трубопровод и концы которого соединяют стяжками 15, причем каждую петлю закрепляют на хомуте посредством крючков 16, а ветви ее соединяют между собой медными перемычками 12. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ измерения давления в действующем трубопроводе, основанный на воздействии измеряемого давления на тензометрический чувствительный элемент и измерении изменения разности электрических сопротивлений измерительной и компенсационной обмоток чувствительного элемента, отличающийся тем, что тензометрический чувствительный элемент наносят на предварительно очищенную и покрытую изолирующим слоем поверхность трубопровода, причем измерительную обмотку размещают на поверхность трубопровода с предварительным натягом, а компенсационную обмотку устанавливают по периметру трубопровода с зазором относительно ее поверхности. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерительную обмотку наматывают на трубопровод по спирали. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерительную обмотку накладывают на трубопровод в виде петлевой решетки с углом охвата трубопровода менее 360^o, при этом петли соединяют между собой шнуровой полиспастной стяжкой, а ветви каждой петли соединяют между собой медными перемычками. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерительную обмотку предварительно накладывают в виде петлевой решетки на стальной хомут с ребрами жесткости, который затем устанавливают на трубопровод и концы которого соединяют стяжками, причем каждую петлю закрепляют на хомуте посредством крючков, а ветви ее соединяют между собой медными перемычками.