Способ измерения содержания свободного газа в потоке жидкости Советский патент 1983 года по МПК G01N27/46 

Изобретение относится к технике измерения содержания свободного газ в потоке жидкости, преимущественно к способам контроля качественных показателей технологических процессов промысловой подготовки нефти . Известен способ измерения газообразных компонентов в жидкости путем нагревания исследуемого раствора и определения искомого содержания газа по температуре и электрбпровод ности чувствительного элемента, времени пропускания тока и его величине Ci Недостаток данного способа заключается в сложности его реализации и недостаточной точности определения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения содержания свободного газа в потоке жидкости, заключа ющийся в создании давления в жидкост и последующее его измерение 2 J Недостатки известного способа зак лючаются в том, что измерения проводятся периодически, каждое измерение достаточно длительно.и недостаточна точность измерений. Целью изобретения осуществление непрерьшности измерений и повышение точности. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения- содержания свободного газа в потоке жидкости, заключающемуся 9 созда{ши давления в жидкости и после дующем его измерении, давление в жид кости создают последовательностью одиночш 1х электроискровых разрядов, а содержание свободного газа в потоке жидкости определяют по величине максимальных значений амплитуд импульсов динамического давления в жид кости. Под последовательностью одиночных Электр оискровых разрядов понимается такая последовательность электроискровых разрядов Импульсов), когда следуювщй разряд (импульс ) будет воздействовать на жидкость без всякой связи и зависимости от предадущего, т.е. по окончании действия различного рода переходных процессов Для того, чтобы создать в жидкост кратковременный электроискровой разряд, нужно подать на электроды напряжение, при котором развивается пробой. Пробивное напряжение on-, ределяется по формуле иг,р E)s , где Е пробивная напряженность поля (электрическая прочность материала), при которой развивается пробой, В/м; S - толщинаматериала (расстояииемёиду электродами) М. Минимально необходимая энергия импульса W определяется как энергия заряженного конденсатора W С - электроемкость конденсатора, Ф. Длительность импульса определяется постоянной времени заряда разряда) коцденсатора t где R - сопротивление жидкости, находящейся в межэлектродном промежутке, Оы С - электроемкость жидкости, находящейся в межэлектродиом промежутке , Ф. Период повт(фения импульсов (длительность паузы между иьтульсами) определяется временем окончания переходных процессов и временем исчезновения пузьфьков газа в межэлектродном промежутке, зависящем от скорости движения жидкости. На фиг. i представлена схема реализации способа; иа фиг. 2 - технологическая схема устаиовки, собраиной дпя проведения испытаиий; на фиг.З - импульгсы динамического давления, возникакщие в ваэелииовом масле, после созДания в нем одиночных, элехтроискррвых разрядов, при различном содержании азота в вазелиновом масле; на фиг. 4 градуировочная зависимость усредиеииых значений амплитуд- импульсов динамического давления от содержания свободного газа. В жидкости 1 ( фиг.О , протекающей по трубопроводу 2, при помощи электродов 3 и формирователя 4 импульсов высоковольтного напряжения возбуждают пе риода1ческие одиночные электроискровые разряды. Возникающие в жидкости импульсы динамического давления измеряют при помощи датчика 5 давления и преобразователя 6, связанного электрически с регистратором 7. :Исследуемая жидкость циркулирует по псистеме:резервуар 8, насос 9, i acxoдомер 10, датчик П:. Электроды-разрядники 3 подключены к формирователь 4 одиночных импульсЪв через шаровые разрядгшки 12, Технологическая схема содержит дополнитель1олй резервуар 13 с исследуемой жидкостью, к циркулирующей системе до полнительный резервуар подключен при . помощи вентилей 1Л-17. К технологической схеме подключен баллон 18 ,азотом, снабженный расходсшером 19 газа, через вентиль 20. Пример осуществления способа Для проведения способа измерения содержания свободного газа в жидкости была собрана установка по технологической схеме (г.2). Исследуемая жщ1(кость (в данном случае вазелиновое масло) циркулирует по системе: резервуар 8- насос 9 - расходомер Ш-датчшс И. В датчике 11 установлены электроды-разрядники 3 и датчик 5 дав ления. В .качестве электродов-разрядников 3 использовали две автомобильные свечи, применяемые в системе зажигания автомобиля Москвич-А12. В автомобильных свечах удалялся элект род, соединенный с корпусом свечи, и использовался только электрод, окруженш11й фарфоровой изоляцией. Электроды-разрядники 3 подключались через шаровые разрядники 12 к формирователю 4 одиночных импульсов. Необходи.мая крутизна импульса разряда между электродами-разрядниками 3 подбиралась за Счет величины зазора между шаровыми разрядниками 12. В качестве формирователя 4 одиночных импульсов использовалась выпрямительная установ ка типа ВС-20-10 (технические данные диапазон регулирования выпрямленного напряжения 0-20 кВ при номинальном токе нагрузки 10 шА) с параллельно подсоединенным к выходу высоковольтным конденсатором типа К 41-1а-25 кВ0,25 мкф (гост 5629-75). Давление возникающее в датчике )) при создании в исследуемой .жидкости периодической последовательнос .одинбчных электроискровых разрядов, фикси овалось пьезокривтаплическим датчиком 5 измерялось устройством, со- 55 держащим преобразователь 6 типа ПА-6 и усилитель типа У4-28, и регистрирова лось с помощью регистрирующего устройства 7, состоящего из усилителя типа И-37 и самописца типа Н-391. В установке применен дополнительный резервуар 13 с исследуемой жидкостью. Назначение резервуара - сокращение времени проведения экспериментов. Подключение резервуара к циркулт1ру10щей системе осуществляется, при по-мощи вентилей 14-17. В циркулирукидее по системе: резервуар 8 - насос 9- расходомер 10 жидкости - датчик . 11 - резервуар 13, вазелиновЬе масло подавали определенно заданное (расчетное), количество азота из баллона 1В, снабженного расходомером(ротаметром) газа 19, че:рез вентиль 20, снабженный заглушкой с отверстиями для диспергирования газа. Необходимую концентрацию свободного газа в жидкости определяли по показаниям расходомеров жидкости 10 и газа 19. После того, как в вазелиновсш масле достигалась ПУ тем подачи нужного количества азота определенная концентрация свободного газа в нем создавались одиноч-: ные электроискровые разряды. Импульсы динамического давления (фиг.З) области А соответствуют 0,252 содержания азота, области В - 1,0% содерлсанию азота и области С со- ; держанию азота.. По результатам проведен1г 1Х экспериментальных исследований строилась градуировочная зависимость (г.4 ). Точка а на (. 4 соответствует усредненному значению амплитуд импуль-: сов области А динамического давления (фиг.З). Точки вис .4) соответствуют усредненному значению ампли-. туд импульсов областей В и С (фиг.З). динамического давления. Аналогичным |образом получены и остальные точки на . г.4) . Полученная экспериментально градуировочная зависимость, характеризующая связь между амплитудой импульсов динамического давления и содержанием свободного газа в жидкости, использовалась для определения со- . держания воздуха в вазелиновом масле при проведении сравнительных испытаний макета устройства, реализующего предлагаемый способ, с показаниями прибора УОСГ-100,реализующего известный способ. При каждом определенном содержаюш {свободного газа (1% и 2%) провод1бли . 110 пять измерений известным и пред$1056037

лагаемым способом. Всего провели по «й при содержании свободного газа в пять измеренш содержания свободно- .вазелиновом масле IZ и 2% дйя предлаго газа..гаемого и известного способов приве-

Относительная погрешность изнере- дена в таблице.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ СВОБОДНОГО ГАЗА В ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ,, заключающийся в создании давления в жидкости и последующего его измерения, отличающийся тем, что, с целью осуществления иепрерьюности измерения и повышения точности, давление в жидкости создают последовательностью .одиночных электроискровых разрядов, а содержание свободного газа в потоке жидкости определяют по величине максимальных значений амплитуд импульсой динамического давления в жидкости. §

Относительная погрешность измерений предпагаемым способом меньше погрешности измерений известтш споЬобом. Кроме того, предпагае1«| м способом измерения обеспечивается иепрерывное измерение содержания свободного газа в потоке жидкости.

Предлагаемый способ может найти применение в различных отраслях промышленности, в том числе и в нефтяной, натфимер, при контроле качества сепарации в технолозтических процессах подготовки нефти, газа и воды.

/

X

- «o

«Q

«s

/

Piomu

Л

.0

фиг

Z,05.0

Содержание свободного