РЕНТГЕНОПРОЗРАЧНАЯ ТРУБА ДЛЯ АНАЛИЗА МНОГОФАЗНЫХ ПОТОКОВ Российский патент 2020 года по МПК G01N23/83 

Изобретение относится к области измерения параметров потока с помощью рентгеновского или гамма-излучения, а именно к устройствам для проведения рентгеновской или гамма интроскопии жидких или газообразных потоков или их смеси, и может быть использовано в информационно-измерительных системах нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности.

Наиболее распространенными в системах транспортировки жидких и газообразных веществ являются трубопроводы круглого сечения, так как такое сечение является идеальным для транспортировки продуктов под высоким давлением из-за устойчивости стенок трубы к деформациям.

Известна рентгенопрозрачная труба для анализа многофазного потока рентгеновским или гамма излучением, представляющая собой трубу круглого сечения из рентгенопрозрачного материала [Патент на изобретение RU №2559119, кл. G01N 23/06, G01N 23/207, опубл. 10.08.2015].

Наиболее близкой к заявляемому объекту является рентгенопрозрачная труба для анализа многофазного потока рентгеновским или гамма излучением, представляющая собой трубу с круглым сечением, выполненную из рентгенопрозрачного материала [Патент на полезную модель RU №188348, кл. G01N 23/06, опубл. 09.04.2019].

Недостаток вышеприведенных рентгенопрозрачных труб круглого сечения заключается в том, что интроскопия многофазного потока, протекающего по трубе круглого сечения, приводит к неудовлетворительному качеству измерения расхода многофазного потока и значительной погрешности измерения вследствие неоднородности толщины слоя измеряемого многофазного потока, пройденного излучением, и исследования излучением только сечения трубы, близкого к ее диаметру.

Изобретение направлено на повышение точности измерения расхода многофазного потока за счет более однородного распределения толщины слоя исследуемого многофазного потока, через который проходит излучение при любой поперечной координате трубы.

Это достигается тем, что в рентгенопрозрачной трубе для анализа многофазного потока путем пропускания через нее рентгеновского или гамма излучения, выполненной из рентгенопрозрачного материала, согласно изобретению сечение трубы для прохождения рентгеновского или гамма излучения выполнено вытянутой формы, при этом прямые (вытянутые) части поверхности трубы выполнены по образующим конуса, вершиной которого является источник излучения, а основанием - изображение трубы на приемнике излучения, скругленные части поверхности трубы выполнены по окружностям, которые тангенциально пересекаются с прямыми (вытянутыми) частями трубы.

На фиг. 1 изображена предлагаемая рентгенопрозрачная труба для анализа многофазного потока, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг 1; на фиг. 3 схематично изображена установка для интроскопии с применением предлагаемой рентгенопрозрачной трубы с сечением вытянутой формы; на фиг. 4 приведена для сравнения схематично изображенная установка для интроскопии с применением рентгенопрозрачной трубы круглого сечения по наиболее близкому аналогу.

Рентгенопрозрачная труба для анализа многофазного потока представляет собой трубу 1, выполненную из рентгенопрозрачного материала для проведения интроскопии потока с помощью рентгеновского или гамма излучения без значительного поглощения излучения материалом трубы. Сечение трубы выполнено вытянутой формы, при этом прямые (вытянутые) части 2 поверхности трубы 1 выполнены по образующим конуса 3, вершиной которого является источник излучения 4, а основанием - изображение 5 трубы на приемнике излучения 6. Скругленные части 7 поверхности трубы 1 выполнены по окружностям, которые тангенциально пересекаются с прямыми (вытянутыми) частями 2 трубы 1.

Рентгенопрозрачная труба работает следующим образом.

Исследуемый многофазный поток протекает по рентгенопрозрачной трубе 1, которую просвечивают рентгеновским или гамма излучением из источника 4, схематично показанным в виде конуса 3. Излучение проходит через рентгенопрозрачную трубу 1 с исследуемым многофазным потоком, проецируется на приемнике излучения 6, где формирует изображение 5 или последовательность изображений трубы 1 с исследуемым многофазным потоком. Полученные изображения анализируются компьютерной вычислительной системой.

Как видно из фиг. 3, предлагаемая рентгенопрозрачная труба обеспечивает близкое к однородному распределение толщины слоя исследуемого многофазного потока по сечению трубы: толщина слоя потока, прилегающего к стенке трубы, незначительно отличается от толщины слоя потока в центральной части трубы. Таким образом, проведение процедуры интроскопии рентгеновским или гамма излучением многофазного потока, протекающего по предлагаемой рентгенопрозрачной трубе, позволит обеспечить более однородное распределение толщины исследуемого потока, через который проходит излучение при разной поперечной координате трубы и, следовательно, более однородную проекцию исследуемого потока на приемник излучения, что дает возможность повысить точность измерения расхода многофазного потока.

Из фиг. 4 видно, что в рентгенопрозрачной трубе по наиболее близкому аналогу, имеющей круглое сечение, по центру трубы толщина слоя содержимого трубы равна ее диаметру, а у стенки трубы - снижается до нуля. Очевидно, что различная толщина слоя исследуемого содержимого трубы, через которое проходит излучение при разной поперечной координате трубы, сформирует неоднородную проекцию исследуемого содержимого на приемник излучения и приведет к увеличению погрешности измерения и, следовательно, к неудовлетворительному качеству измерения.

Таким образом, использование предлагаемой рентгенопрозрачной трубы обеспечит снижение неоднородности толщины внутреннего объема, пройденного излучением, от поперечной координаты, что позволит повысить точность измерения расхода многофазного потока. При этом сохраняется удовлетворительная устойчивость стенок трубы к высокому давлению внутри трубы, так как в конструкции отсутствуют острые углы или малые радиусы скругления.

Использование: для анализа многофазного потока. Сущность изобретения заключается в том, что рентгенопрозрачная труба для анализа многофазного потока путем пропускания через многофазный поток рентгеновского или гамма излучения, выполненная из рентгенопрозрачного материала, при этом сечение трубы для прохождения рентгеновского или гамма излучения выполнено вытянутой формы, причем прямые (вытянутые) части поверхности трубы выполнены по образующим конуса, вершиной которого является источник излучения, а основанием - изображение трубы на приемнике излучения, скругленные части поверхности трубы выполнены по окружностям, которые тангенциально пересекаются с прямыми (вытянутыми) частями трубы. Технический результат: повышение точности измерения расхода многофазного потока. 4 ил.

Рентгенопрозрачная труба для анализа многофазного потока путем пропускания через многофазный поток рентгеновского или гамма излучения, выполненная из рентгенопрозрачного материала, отличающаяся тем, что сечение трубы для прохождения рентгеновского или гамма излучения выполнено вытянутой формы, при этом прямые (вытянутые) части поверхности трубы выполнены по образующим конуса, вершиной которого является источник излучения, а основанием - изображение трубы на приемнике излучения, скругленные части поверхности трубы выполнены по окружностям, которые тангенциально пересекаются с прямыми (вытянутыми) частями трубы.