Стенд для градуировки и первичной поверки поточных преобразователей плотности Российский патент 2024 года по МПК G01N9/00 

Изобретение относится к измерительной технике, применяемой при сдаче, приемке и трубопроводной транспортировке нефти, нефтепродуктов, а именно к оборудованию для градуировки и первичной поверки поточных средств измерения плотности нефти и нефтепродуктов.

Известен способ измерения плотности среды, включающий взвешивание незаполненного измеряемой средой пикнометра, взвешивание пикнометра с заполненным фиксированным объемом его полости и расчет. При этом пикнометр выполнен в виде цилиндра с поршнем внутри и связан при помощи тяги с тензодатчиком. После взвешивания незаполненного пикнометра, его поршень устанавливают в нижнее положение и заполняют гидравлической жидкостью надпоршневую полость. В подпоршневую полость пикнометра под давлением подают измеряемую среду. В надпоршневой полости создают противодавление подъему поршня посредством дросселирования путем перетока гидравлической жидкости из надпоршневой полости пикнометра в накопительную емкость. Затем осуществляют взвешивание пикнометра со средой при помощи тензодатчика. По разнице весов незаполненного пикнометра и пикнометра с измеряемой средой, определяют плотность среды (RU 2689284 C1, G01N 9/24, 24.05.2019).

Известно устройство (эталон) для измерения плотности жидкости, газожидкостных и газообразных сред, включающее пикнометр с фиксированным объемом полости и трубопроводы с запорной арматурой. Пикнометр выполнен в виде цилиндра с поршнем и соединен при помощи тяги с тензодатчиком. Подпоршневая полость цилиндра связана при помощи трубопроводов с запорной арматурой с системой перекачки измеряемой среды. Надпоршневая полость цилиндра связана с дополнительно снабженной системой создания противодавления заполнению измеряемой средой подпоршневой полости при помощи трубопроводов с запорной (дросселирующей) арматурой. Устройство дополнительно снабжено системой самоповерки пикнометра, связанной с подпоршневой полостью цилиндра, блоком быстроразъемных соединений. Устройство также содержит систему промывки и очистки быстроразъемных соединений, систему поверки сторонних пикнометров (плотномеров). Дополнительные системы выполнены с принудительной подачей соответственно гидравлической, поверочной, омывающей жидкостей и обдувающего воздуха при помощи насосов, запорной аппаратуры и трубопроводов (RU 2691671 C1, G01N 9/00, 17.06.2019).

Известна установка для калибровки, поверки и контроля метрологических характеристик поточных плотномеров нефти и нефтепродуктов, содержащая замкнутый циркуляционный контур. Циркуляционный контур содержит: циркуляционный насос с дистанционным регулированием числа оборотов, поточный расходомер и последовательно соединенные трубопроводами поверяемый плотномер и, при необходимости, контрольный плотномер. К циркуляционному контуру подключены трубопроводами: три емкости с поверочными жидкостями, устройство нагнетания давления. На циркуляционном контуре смонтированы средства измерений температуры и давления поверочной жидкости, предусмотрены места для байпасного присоединения известной пикнометрической установки. Циркуляционный контур оборудован системой термостатирования. Установка в целом имеет автоматизированную систему обработки информации и управления (RU 170327 U1, G01N 9/00, 21.04.2017).

Основными недостатками указанных технических решений являются: работа указанных аналогов стенда с рабочими жидкостями в диапазоне температур от +5°С и выше, осуществление градуировки и первичной поверки одним измерительным контуром в шкафу или без него, средства измерений и оборудование используются без теплоизоляции и термочехлов, а также отсутствует возможность визуального контроля отвода воздуха из трубопровода.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание стенда для градуировки и первичной поверки поточных преобразователей плотности нефти и нефтепродуктов, не имеющего указанных выше недостатков. Стенд обеспечивает возможность проведения градуировки и поверки в диапазоне температур от минус 15°С до +50°С.

Техническим результатом заявленного изобретения является подтверждение достоверности метрологических характеристик поточных преобразователей плотности в диапазоне температур рабочей жидкости от минус 15°С до +50°С и повышение качества контроля и поверки до уровня современных метрологических требований.

Технический результат заявленного изобретения обеспечивается тем, что стенд для градуировки и первичной поверки поточных преобразователей плотности нефти и нефтепродуктов содержит автоматизированное рабочее место оператора для обработки и регистрации измерений и два измерительных контура, каждый из которых состоит из связанных между собой посредством трубопроводов системы термостатирования с трубопроводом системы термостатирования, шестеренчатого насоса, соединенного термоизолированным трубопроводом с регулятором расхода и давления, который соединен упомянутым термоизолированным трубопроводом с задатчиком давления, причем между регулятором расхода и давления и задатчиком давления расположен один вентиль для продувки системы, а другой вентиль для продувки системы установлен на выходе термоизолированного трубопровода, трех емкостей, первая из которых предназначена для промывочной жидкости и соединена термоизолированным трубопроводом со второй - для рабочей жидкости, а третья является дренажной и связана посредством дренажного трубопровода с термоизолированным трубопроводом и трубопроводом системы термостатирования с возможностью дренирования рабочей жидкости, фильтра, установленного по ходу подачи рабочей жидкости после первой и второй емкостей, следующего за ним реверсивного насоса, термоизолированного шкафа с системой кондиционирования, содержащего соединенные между собой термоизолированным трубопроводом с шаровыми кранами и кранами с электроприводом, выполненными с возможностью регулирования потока рабочей жидкости, фильтр, преобразователи температуры и преобразователи давления, каждый из которых выполнен с местной индикацией в термочехле, расположенные с возможностью контролирования давления и температуры рабочей жидкости на входе и выходе блока пикнометров, содержащего два пикнометра и ограниченного термоблоком пикнометров, и на выходе каждого из двух поточных преобразователей плотности, расположенных в термоблоках поточных преобразователей плотности, ротаметр для определения расхода рабочей жидкости в замкнутом контуре термоизолированного трубопровода, теплообменники, один из которых расположен перед блоком пикнометров, второй - после блока пикнометров до упомянутых поточных преобразователей плотности, а третий - между двумя поточными преобразователями плотности, для поддержания температуры рабочей жидкости и равенства ее во всех точках всего измерительного контура и прозрачные трубопроводы для визуального контроля наличия воздуха в трубопроводе, после которых установлены ручные краны-воздушники, выполненные с возможностью отвода воздуха из термоизолированного трубопровода, причем система термостатирования соединена с упомянутыми теплообменниками с помощью трубопровода системы термостатирования, после теплообменников расположены преобразователи температуры системы термостатирования, при этом один измерительный контур выполнен с возможностью проведения градуировки и поверки при положительной температуре рабочей жидкости, а другой измерительный контур - при отрицательной температуре рабочей жидкости за счет использования термоизоляции большей толщины относительно термоизоляции измерительного контура с положительной температурой рабочей жидкости.

Кроме того, пикнометры подключены в блоке пикнометров посредством быстроразъемных соединений.

Кроме того, термоизоляция измерительного контура с отрицательной температурой рабочей жидкости выполнена толщиной на 10 мм больше толщины термоизоляции измерительного контура с положительной температурой рабочей жидкости.

Таким образом, представленная совокупность существенных признаков обеспечивает возможность проведения градуировки и поверки поточных преобразователей плотности в диапазоне температур от минус 15°С до +50°C с подтверждением метрологических характеристик поверяемого поточного преобразователя плотности.

Заявленное изобретение представлено на чертеже в виде технологической схемы.

Перечень позиций, используемых на схеме:

1 - система термостатирования, 2 - шестеренчатый насос, 3 - регулятор расхода и давления, 4 - задатчик давления, 5 - емкость для промывочной жидкости, 6 - емкость для рабочей жидкости, 7 - дренажная емкость, 8 - фильтр, 9 - реверсивный насос, 10 - термоизолированный шкаф с системой кондиционирования, 11 - преобразователь температуры с местной индикацией в термочехле, 12 - преобразователь давления с местной индикацией в термочехле, 13 - блок пикнометров, 14 - термоблок пикнометров, 15 - поточный преобразователь плотности, 16 - термоблок поточного преобразователя плотности, 17 - ротаметр, 18 - теплообменник, 19 - фильтр, 20 - термоизолированный трубопровод, 21 - шаровый кран, 22 - кран с электроприводом, 23 - пикнометр, 24 - быстроразъемное соединение, 25 - кран-воздушник, 26 - прозрачный трубопровод, 27 - трубопровод системы термостатирования, 28 - преобразователи температуры системы термостатирования, 29 - дренажный трубопровод, 30 - вентиль для продувки системы, 31 - дренажный кран.

Стенд для градуировки и первичной поверки поточных преобразователей плотности в диапазоне температур рабочей жидкости от минус 15°С до +50°С, технологическая схема которого представлена на чертеже, состоит из двух измерительных контуров (на схеме показан только один измерительный контур), каждый из которых состоит из системы термостатирования (1), шестеренчатого насоса (2), регулятора расхода и давления (3), задатчика давления (4), трех емкостей: емкости для промывочной жидкости (5), емкости для рабочей жидкости (6), дренажной емкости (7), фильтра (8), реверсивного насоса (9), термоизолированного шкафа с системой кондиционирования (10). При этом за шестеренчатым насосом (2) расположен регулятор расхода и давления (3), после которого установлен задатчик давления (4). Между регулятором расхода и давления (3) и задатчиком давления (4) расположен вентиль для продувки системы (30). Дренажная емкость (7) связана посредством дренажного трубопровода (29) с термоизолированным трубопроводом (20) и трубопроводом системы термостатирования (27) с возможностью слива излишков рабочей жидкости. Фильтр (8) установлен после емкостей - первой: емкости для промывочной жидкости и второй: емкости для рабочей жидкости, а за фильтром (8) расположен реверсивный насос (9). Термоизолированный шкаф с системой кондиционирования (10) включает в себя следующие элементы: преобразователи температуры с местной индикацией в термочехлах (11), преобразователи давления с местной индикацией в термочехлах (12), расположенные таким образом, что позволяют контролировать давление и температуру рабочей жидкости на входе и выходе блока пикнометров (13), границы которого определяются термоблоком (14) и на выходе каждого из двух поточных преобразователей плотности (15), расположенных в термоблоках (16), ротаметра (17), теплообменников (18), один из которых расположен перед блоком пикнометров (13), второй - после блока пикнометров (13) до упомянутых поточных преобразователей плотности (15), а третий - между двумя поточными преобразователями плотности (15), что позволяет обеспечить высокую точность поддержания температуры рабочей жидкости в измерительном контуре и равенства ее температуры во всех точках, и фильтра (19). Вышеуказанное оборудование соединяется между собой термоизолированным трубопроводом (20), а регулирование потока рабочей жидкости осуществляется шаровыми кранами (21), кранами с электроприводом (22). Подключение пикнометров (23) в блоке пикнометров (13) осуществляется с помощью быстроразъемных соединений (24). Отвод воздуха из термоизолированного трубопровода (20) осуществляется с помощью кранов-воздушников (25). Визуальный контроль наличия воздуха в трубопроводе осуществляется с помощью прозрачного трубопровода (26). Система термостатирования (1) соединена с теплообменниками (18) с помощью трубопровода (27), в котором после теплообменников (18) расположены преобразователи температуры (28). Продувка системы осуществляется через вентили (30).

Осуществление изобретения представлено на следующем примере. Принцип работы стенда для градуировки и первичной поверки поточных преобразователей плотности заключается в сравнении результатов измерений плотности рабочей жидкости блоком пикнометров (13) (эталон) и поточными преобразователями плотности (15) с последующим вычислением по методике поверки или градуировки основных коэффициентов поточного преобразователя плотности. Для выполнения измерений в термоизолированный трубопровод (20) из емкости для рабочей жидкости (6) через фильтр (8) с помощью насоса (9) подается рабочая жидкость. С помощью кранов с электроприводом (22) обеспечивается циркуляция рабочей жидкости по замкнутому контуру термоизолированного трубопровода (20). С помощью теплоообменников (18), расположенных после блока пикнометров (13) и поточных преобразователей плотности (15), обеспечивается стабилизация температуры рабочей жидкости. Необходимое давление рабочей жидкости задается с помощью задатчика давления (4). Контроль температуры и давления рабочей жидкости осуществляется с помощью преобразователей температуры с местной индикацией в термочехлах (11) и преобразователей давления с местной индикацией в термочехлах (12), расположенных на входе и выходе блока пикнометров (13) и поточных преобразователей плотности (15). Расход рабочей жидкости в замкнутом контуре термоизолированного трубопровода (20) определяется с помощью ротаметра (17). После достижения в замкнутом контуре термоизолированного трубопровода (20) требуемых условий по величине и стабильности температуры, давления и расхода рабочей жидкости проводится измерение плотности рабочей жидкости с помощью пикнометров (эталон) (23) и поточного преобразователя плотности (15). После выполнения измерений с помощью шаровых кранов (21), кранов с электроприводом (22) и дренажных кранов (31) производится дренирование рабочей жидкости из термоизолированного трубопровода (20) в дренажную емкость (7). Термоизолированный трубопровод (20) промывается промывочной жидкостью, например, нефрас и продувается воздухом.

При этом происходит градуировка и поверка сначала на одном измерительном контуре с термоизоляцией толщиной на 10 мм больше толщины термоизоляции измерительного контура с положительной температурой рабочей жидкости, в котором циркулирует жидкость с отрицательной температурой, а затем на другом с положительной температурой. После чего осуществляется регистрация результатов измерения с помощью автоматизированного рабочего места оператора для обработки и регистрации измерений и их сравнение с эталонными метрологическими характеристиками пикнометров, что обеспечивает достоверность метрологических характеристик поверяемых поточных преобразователей плотности в диапазоне температур рабочей жидкости от минус 15°С до +50°С.

Таким образом, стенд для градуировки и первичной поверки поточных преобразователей плотности обеспечивает:

- градуировку и первичную поверку поточных преобразователей плотности нефти и нефтепродуктов с пределами допускаемой основной абсолютной погрешности ±0,3 кг/м³;

- диапазон измерений плотности от 700 до 1200 кг/м³;

- диапазон расхода рабочей жидкости от 0,3 до 3,5 м³/ч;

- диапазон температуры рабочей жидкости от минус 15°С до +50°С;

- допускаемое рабочее давление рабочей жидкости не более 6,3 Мпа;

- количество рабочих жидкостей - не менее 3.

Для выполнения градуировки и первичной поверки применяются рабочие жидкости, позволяющие провести измерения плотности в диапазоне от 700 до 1200 кг/м³ (к таким жидкостям относятся: изооктан, изопропиловый спирт, нефрас, бензин, дизельное топливо, тосол, масло индустриальное, дистиллированная вода и т.д.)

Технологическое оборудование в составе стенда обеспечивает нагрев и охлаждение рабочей жидкости в диапазоне указанных температур, а также его поддержание с погрешностью не более ±0,2°С.

Измерение плотности рабочей жидкости на стенде осуществляется эталоном (пикнометрический блок (пикнометры)), рабочими поточными преобразователями плотности.

Контроль погрешности измерений плотности рабочим поточным преобразователем плотности осуществляется с применением эталона (пикнометрический блок (пикнометры)).

Таким образом, представленная совокупность существенных признаков заявленного изобретения обеспечивает достоверность метрологических характеристик поточных преобразователей плотности в диапазоне температур рабочей жидкости от минус 15°С до +50°С.

Изобретение относится к измерительной технике, применяемой при сдаче, приемке и трубопроводной транспортировке нефти, нефтепродуктов, а именно к оборудованию для градуировки и первичной поверки поточных средств измерения плотности нефти и нефтепродуктов. Стенд для градуировки и первичной поверки поточных преобразователей плотности нефти и нефтепродуктов содержит автоматизированное рабочее место оператора для обработки и регистрации измерений и два измерительных контура. Каждый измерительный контур состоит из связанных между собой посредством трубопроводов системы термостатирования с трубопроводом системы термостатирования, шестеренчатого насоса, соединенного термоизолированным трубопроводом с регулятором расхода и давления, который соединен упомянутым термоизолированным трубопроводом с задатчиком давления, трех емкостей, предназначенных для промывочной жидкости, для рабочей жидкости и дренажной, фильтра, реверсивного насоса, термоизолированного шкафа с системой кондиционирования. Термоизолированный шкаф содержит соединенные между собой термоизолированным трубопроводом с шаровыми кранами и кранами с электроприводом фильтр, преобразователи температуры и преобразователи давления, каждый из которых выполнен с местной индикацией в термочехле, блок пикнометров, содержащий два пикнометра и ограниченный термоблоком пикнометров, и два поточных преобразователя плотности, расположенные в термоблоках поточных преобразователей плотности, ротаметр и теплообменники. Один измерительный контур выполнен с возможностью проведения градуировки и поверки при положительной температуре рабочей жидкости, а другой измерительный контур - при отрицательной температуре. Техническим результатом является подтверждение достоверности метрологических характеристик поточных преобразователей плотности в диапазоне температур рабочей жидкости от минус 15°С до +50°С. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Стенд для градуировки и первичной поверки поточных преобразователей плотности нефти и нефтепродуктов, характеризующийся тем, что содержит автоматизированное рабочее место оператора для обработки и регистрации измерений и два измерительных контура, каждый из которых состоит из связанных между собой посредством трубопроводов системы термостатирования с трубопроводом системы термостатирования, шестеренчатого насоса, соединенного термоизолированным трубопроводом с регулятором расхода и давления, который соединен упомянутым термоизолированным трубопроводом с задатчиком давления, причем между регулятором расхода и давления и задатчиком давления расположен один вентиль для продувки системы, а другой вентиль для продувки системы установлен на выходе термоизолированного трубопровода, трех емкостей, первая из которых предназначена для промывочной жидкости и соединена термоизолированным трубопроводом со второй - для рабочей жидкости, а третья является дренажной и связана посредством дренажного трубопровода с термоизолированным трубопроводом и трубопроводом системы термостатирования с возможностью дренирования рабочей жидкости, фильтра, установленного по ходу подачи рабочей жидкости после первой и второй емкостей, следующего за ним реверсивного насоса, термоизолированного шкафа с системой кондиционирования, содержащего соединенные между собой термоизолированным трубопроводом с шаровыми кранами и кранами с электроприводом, выполненными с возможностью регулирования потока рабочей жидкости, фильтр, преобразователи температуры и преобразователи давления, каждый из которых выполнен с местной индикацией в термочехле, расположенные с возможностью контролирования давления и температуры рабочей жидкости на входе и выходе блока пикнометров, содержащего два пикнометра и ограниченного термоблоком пикнометров, и на выходе каждого из двух поточных преобразователей плотности, расположенных в термоблоках поточных преобразователей плотности, ротаметр для определения расхода рабочей жидкости в замкнутом контуре термоизолированного трубопровода, теплообменники, один из которых расположен перед блоком пикнометров, второй - после блока пикнометров до упомянутых поточных преобразователей плотности, а третий - между двумя поточными преобразователями плотности, для поддержания температуры рабочей жидкости и равенства ее во всех точках всего измерительного контура и прозрачные трубопроводы для визуального контроля наличия воздуха в трубопроводе, после которых установлены ручные краны-воздушники, выполненные с возможностью отвода воздуха из термоизолированного трубопровода, причем система термостатирования соединена с упомянутыми теплообменниками с помощью трубопровода системы термостатирования, после теплообменников расположены преобразователи температуры системы термостатирования, при этом один измерительный контур выполнен с возможностью проведения градуировки и поверки при положительной температуре рабочей жидкости, а другой измерительный контур - при отрицательной температуре рабочей жидкости за счет использования термоизоляции большей толщины относительно термоизоляции измерительного контура с положительной температурой рабочей жидкости.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что пикнометры подключены в блоке пикнометров посредством быстроразъемных соединений.

3. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что термоизоляция измерительного контура с отрицательной температурой рабочей жидкости выполнена толщиной на 10 мм больше толщины термоизоляции измерительного контура с положительной температурой рабочей жидкости.