АНАЛИЗАТОР ГАЗОЖИДКОСТНОГО ПОТОКА Российский патент 2014 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, служит для измерения объемного содержания компонентов двухфазных газожидкостных потоков и может применяться в химической, нефтехимической, нефтегазовой, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен анализатор, в котором используется разделение потока в отстойниках (Ваня Я. Анализаторы газов и жидкостей. М., 1970, с.288-292) - [1]. Недостаток такого анализатора заключается в невозможности его применения в промышленных условиях, так как при применении такого анализатора необходимо прерывать технологический процесс.

Известен анализатор газожидкостного потока, содержащий основной измерительный датчик в виде конденсатора, установленный в потоке, и дополнительные датчики, установленные на газосборнике и отстойнике, схему измерения и регистрации. Определение процентного содержания фаз газожидкостного потока основано на изменении емкости измерительного датчика в зависимости от диэлектрических свойств сред, находящихся между его обкладками (Транспорт и хранение нефти и газа. Экспресс-информация ВИНИТИ, 1973, №41, с.1-5) - [2]. Недостатком известного устройства является влияние изменения температуры и других физических свойств потока на точность определения процентного содержания компонентов смеси, так как изменение этих свойств приводит к изменению диэлектрической постоянной среды. В этом случае ранее произведенная градуировка прибора нарушается и необходима новая градуировка. При частых изменениях физических свойств среды новая градуировка практически невозможна из-за ее трудоемкости.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является анализатор газожидкостного потока по авторскому свидетельству №813234, G01N 27/22, опубл. 15.03.1981 г., бюл. №10 - [3].

Устройство содержит измерительный участок и соединенные с ним газосборную камеру и отстойник, снабженные выпускными кранами. Основной измерительный датчик в виде конденсатора установлен в потоке измерительного участка, а дополнительные датчики установлены на газосборнике и отстойнике. После каждого дополнительного датчика установлено пороговое устройство, соединенное с блоком сравнения, установленным после основного измерительного датчика. Результаты измерения записываются регистратором.

Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения, так как имеется всего две реперные точки для градуировки основного датчика, а также сложность установки основного датчика для больших диаметров трубы.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении точности измерения.

Технический результат достигается тем, что в анализаторе газожидкостного потока, содержащем измерительный участок и соединенные с ним газосборную камеру и отстойник, основной измерительный датчик, дополнительные измерительные датчики, блок сравнения, подключенный к регистратору, новым является то, что основной измерительный датчик установлен в байпасной линии измерительного участка, количество дополнительных измерительных датчиков равно числу реперных точек n, при этом каждый дополнительный датчик и основной датчик состоит из емкостей, количество которых на один меньше числа реперных точек (n-1) и поверх которых установлены обкладки конденсаторов,

причем при нулевой реперной точке, соответствующей нулевому газосодержанию, все емкости заполнены жидкостью, при последней реперной точке, соответствующей 100%-ному газосодержанию, все емкости заполнены газом, а при промежуточных реперных точках емкости заполнены жидкостью или газом, при этом количество газовых емкостей равно порядковому номеру реперной точки, а количество жидкостных емкостей равно (n-1-N), где N- порядковый номер реперной точки, начиная с 0-ой,

а при нулевой реперной точке, соответствующей 100%-ному газосодержанию, все емкости заполнены газом, при последней реперной точке, соответствующей нулевому газосодержанию, все емкости заполнены жидкостью, а при промежуточных реперных точках емкости заполнены жидкостью или газом, при этом количество жидкостных емкостей равно порядковому номеру реперной точки, а количество газовых емкостей равно (n-1-N), где N - порядковый номер реперной точки, начиная с 0-й,

входы газовых емкостей дополнительных измерительных датчиков соединены с выходами газосборной камеры, а входы жидкостных емкостей - с выходами отстойника, а выходы емкостей снабжены выпускными кранами, кроме того электрические выходы основного и дополнительных датчиков подключены ко входам блока сравнения.

Дополнительные измерительные датчики составляют отдельный блок.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1, где изображен общий вид анализатора газожидкостного потока с тремя реперными точками.

Здесь: 1 - измерительный участок, 2 - газосборная камера, 3 - отстойник, 4 - дополнительные измерительные датчики, 5 - основной измерительный датчик, 6 - блок сравнения, 7 - регистратор, 8 - выпускные краны дополнительных измерительных датчиков, 9 - байпасная линия, 10 - блок дополнительных измерительных датчиков, n - число реперных точек, N - порядковый номер реперной точки, начиная с 0-й.

Анализатор газожидкостного потока содержит измерительный участок 1 и соединенные с ним газосборную камеру 2 и отстойник 3, дополнительные измерительные датчики 4, основной измерительный датчик 5. Дополнительные датчики 4 составляют отдельный блок 10, при этом каждый дополнительный датчик 4 состоит из двух емкостей (трубочек), поверх которых установлены конденсаторы, при этом количество установленных дополнительных датчиков 4 равно числу реперных точек. Основной датчик 5 установлен в байпасной линии 9 измерительного участка 1 и также состоит из емкостей (трубочек) с конденсатором поверх, при этом количество емкостей на один меньше количества дополнительных датчиков 4. Емкости дополнительных датчиков 4 своими входами 1, 2, 3 соединены с выходами газосборной камеры 2, а входами 4, 5, 6 - с выходами отстойника 3 и снабжены выпускными кранами 8. Основной датчик 5 и дополнительные датчики 4 соединены со входами блока сравнения, подключенного к регистратору 7.

Устройство работает следующим образом. При протекании двухфазного потока в газосборной камере 2 и отстойнике 3 образуются застойные зоны, происходит разделение потока на составляющие компоненты, в результате чего через газосборную камеру 2 и отстойник 3 заполняются датчики 4, при этом емкости дополнительных датчиков 4 измеряются при полном заполнении датчиков, следовательно, всегда имеются как минимум три точки (начальная, конечная и промежуточная) градуировочной характеристики при любых физических свойствах среды, что позволяет корректировать градуировочную характеристику. Четвертая точка получается в результате измерения емкости основного датчика 5 в байпасной линии. В блоке 6 происходит сравнение сигналов основного датчика 5 и дополнительных датчиков 4, каждый сигнал дополнительных датчиков 4 совпадает с определенным содержанием газа в жидкости, в блоке 6 определяется максимально близкий сигнал с дополнительных датчиков 4 сигналу с основного датчика 5, по максимальному совпадение величин сигналов определяют процентное содержание компонентов потока независимо от изменения физических свойств потока, результаты записываются регистратором 7. Выпускные краны 8 служат для продувки датчиков 4, после чего анализатор готов к новому циклу измерений.

Использование новых элементов путем введения в схему измерения дополнительных датчиков позволяет повысить точность непрерывного измерения процентного содержания компонентов газожидкостного потока независимо от изменения физических свойств потока, протекающего по трубопроводу, а исполнение дополнительных измерительных датчиков в виде отдельного блока обеспечивает удобство в эксплуатации анализатора.

Изобретение может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтегазовой, пищевой и других отраслях промышленности. Анализатор газожидкостного потока содержит измерительный участок 1 и соединенные с ним газосборную камеру 2 и отстойник 3, основной измерительный датчик 5, дополнительные измерительные датчики 4, блок сравнения 6, подключенный к регистратору 7. Основной измерительный датчик 5 установлен в байпасной линии 9 измерительного участка, количество дополнительных измерительных датчиков 4 равно числу реперных точек n, при этом каждый дополнительный датчик 4 и основной датчик 5 состоит из емкостей, количество которых на один меньше числа реперных точек (n-1) и поверх которых установлены обкладки конденсаторов, причем при нулевой реперной точке, соответствующей нулевому газосодержанию, все емкости заполнены жидкостью, при последней реперной точке, соответствующей 100%-ному газосодержанию, все емкости заполнены газом, а при промежуточных реперных точках емкости заполнены жидкостью или газом, при этом количество газовых емкостей равно порядковому номеру реперной точки, а количество жидкостных емкостей равно (n-1-N), где N - порядковый номер реперной точки, начиная с 0-й, а при нулевой реперной точке, соответствующей 100%-ому газосодержанию, все емкости заполнены газом, при последней реперной точке, соответствующей нулевому газосодержанию, все емкости заполнены жидкостью, а при промежуточных реперных точках емкости заполнены жидкостью или газом, при этом количество жидкостных емкостей равно порядковому номеру реперной точки, а количество газовых емкостей равно (n-1-N), где N - порядковый номер реперной точки, начиная с 0-й, входы газовых емкостей дополнительных измерительных датчиков 4 соединены с выходами газосборной камеры 2, а входы жидкостных емкостей - с выходами отстойника 3, а выходы емкостей снабжены выпускными кранами 8, кроме того электрические выходы основного 5 и дополнительных 4 датчиков подключены ко входам блока сравнения 6. Дополнительные измерительные датчики 4 могут составлять отдельный блок 10. Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении точности измерения.1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Анализатор газожидкостного потока, содержащий измерительный участок и соединенные с ним газосборную камеру и отстойник, основной измерительный датчик, дополнительные измерительные датчики, блок сравнения, подключенный к регистратору, отличающийся тем, что основной измерительный датчик установлен в байпасной линии измерительного участка, количество дополнительных измерительных датчиков равно числу реперных точек n,
при этом каждый дополнительный датчик и основной датчик состоит из емкостей, количество которых на один меньше числа реперных точек (n-1) и поверх которых установлены обкладки конденсаторов,
причем при нулевой реперной точке, соответствующей нулевому газосодержанию, все емкости заполнены жидкостью, при последней реперной точке, соответствующей 100%-ному газосодержанию, все емкости заполнены газом, а при промежуточных реперных точках емкости заполнены жидкостью или газом, при этом количество газовых емкостей равно порядковому номеру реперной точки, а количество жидкостных емкостей равно (n-1-N), где N - порядковый номер реперной точки, начиная с 0-й,
а при нулевой реперной точке, соответствующей 100%-ному газосодержанию, все емкости заполнены газом, при последней реперной точке, соответствующей нулевому газосодержанию, все емкости заполнены жидкостью, а при промежуточных реперных точках емкости заполнены жидкостью или газом, при этом количество жидкостных емкостей равно порядковому номеру реперной точки, а количество газовых емкостей равно (n-1-N), где N - порядковый номер реперной точки, начиная с 0-й,
входы газовых емкостей дополнительных измерительных датчиков соединены с выходами газосборной камеры, а входы жидкостных емкостей - с выходами отстойника, а выходы емкостей снабжены выпускными кранами, кроме того электрические выходы основного и дополнительных датчиков подключены ко входам блока сравнения.

2. Анализатор газожидкостного потока по п.1, отличающийся тем, что дополнительные измерительные датчики составляют отдельный блок.