Пробоотборник Советский патент 1981 года по МПК G01N1/10 

1

Изобретение относится к пробоотборникам и может, быть использовано при отборе проб жидких продуктов, перемещаемыхпо трубопроводу, например, нефти и нефтепродуктов в нефтеперерабатывающей :Н нефтехимической промышленности.

Известен пробоотборник, содержащий клапанное устройство, генератор импульсов, управляющий работой клапанного устройства,и сборник пробы

Недостаток пробоотборника - отсутствие возможности отбора проб в количестве, пропорциональном расходу продукта прошедшего по трубопроводу, согласно ГОСТу 2517-69.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пробоотборник, содержащий измеритель расхода среды, клапанное устройство установленное на трубопроводе, сис.тему управления работой клапанного устройства с применением .элементов универсальной системы элементов применения промышленной автоматики УСЭППА и сборник пробы, связанный с клапанным устройством 2.

Недостатком этого пробоотборника является то, что он не обеспечивает отбор проб, пропорционально расхо- .

ду протекающего по трубопроводу продукта. Максимальная ошибка достигает 50%, так как интегрирующее звено, содержащее сумматор, пульсирующий дроссель и емкость отрабатывают сигнал с измерителя расхода при величине 0,2 кгс/см и менее,т.е. когда действительное значение расхода равно нулю.

Выходной сигнал, поступающий в клапанное устройство с выхода элемента сравнения, отрабатывается нечетко, так как диаметр отверстия сопел у элемента сравнения меньше,

чем у трехмембранного реле, а сброс этого сигнала до нуля дополнительно задерживается регулирующим дросселем, установленным на линии в управляющую камеру элемента сравнения.

Кроме того, применение в пробоотборнике пульсирующего дросселя и генератора импульсов, собранного из трехмембранного реле и регулирующего дросселя, имеющих высокую частоту переключений снижает надежность работы пробоотборника из-за механического износа (разрыва) мембран этих элементов.

Цель изобретения - расширение

области применения путем обеспечения

отбора проб, пропорционально расход протекающей по трубопроводу среды, и повышение надежности пробоотборника.

Поставленная цель достигается те что в пробоотборнике, содержащем измеритель расхода среды в трубопроводе, клапан, установленный на трубпроводе и подключенный к сборнику пробы, а акже систему управления рботой клапана, включающую сумматор,

пневмоемкостй, регулируер-пле и нерегулируемле дроссели, трехмембранные реле и первый элемент сравнения, ситема управления работой клапана содержит одноконтактные клапаны и второй элемент сравнения , причем выход измерителя расхода соединен с одной из положительных камер сумматора, а канал постоянного подпора соединен с одной из отрицательных камер сумматора, первый регулируемый дроссель соединен хзвоим входом с выходом сумматора и с другой отрицательной камерой сумматора, ,первая пневмоемкость соединена свои входом с выходом первого регулируемого дросселя, плюсовая камера первого элемента сравнения соединена с выходом первой пневмоемкостй и с другой положительной камерой сумматора, сопло первого одноконтактного клапана соединено с выходом первого пневмоемкостй, проточная камера первого одноконтактного клапна соединена с атмосферой, одна из управляющих камер трехмембранного реле соединена с выходом первого элемента сравнения, а выход трехмембранного реле соединен с клапаном, выход второго элемента сравнения соединен своим выходом с од, ной из управляклаих камер первого одноконтактного клапана, постоянный дроссель соединен своим входом с одной из проточных камер второго элемента, сравнения, а выходом постоянный дроссель соединен с атмосферой, выход второй пневмоемкостй соединен с плюсовой камерой второго элемента сравнения, сопло второго одноконтактного клапана соединено с входом второй пневмоемкостй, а проточная камера второго одноконтактного, клапана соединена с атмосферой вход второго регулируемого дросселя соединен с выходом трехмембранного реле и с одной из управляющих камер второго одноконтактного клапа а выход второго регулируемого дросселя соединен с соплом второго одноконтактного клапана и с входом второй пневмоемкостй.

На чертеже представлена блоксхема пробоотборника.

Пробоотборник состоит из измерителя 1 расхода, сумматора 2, первого регулируемого дросселя 3, первой пневмоемкостй 4, первого элемента

5 сравнения, первого одноконтактного клапана б, трехмембранного реле клапана 8, второго одноконтактного клапана 9, второго регулируемого дросселя 10, второй пневмоемкостй 1 второго элемента 12 сравнения, постоянного дросселя 13, сборника 14 проб.

Пробоотборник работает следующим образом.

Выходной сигнал измерителя 1 расда, давление которого пропорционально расходу протекающей по трубопроводу среды, поступает в плюсовую камеру сумматора 2, в минусовую камеру которого поступает из канала постоянного подпора давле,ние задатчика,равное 0,2 кгс/см . foaBHoe выходному давлению измерителя расхода, когда значение расхода равно нулю .

При отсутствии расхода измеряемой среды величина выходного сигнала измерителя среды, поступающего в плюсовую камеру сумматора 2,и величина подпора в минусовой камере сумматора 2 равны между собой, следовательно на вцходе сумматора 2 давление равно нулю и пробоотборник в работу не включается.

Таким образом, при отсутствии расхода измеряемой среды, пробоотборник автоматически отключается.

При значении расхода измеряемой среды больше нуля, сигнал измерителя 1 расхода, поступающий в положительную камеру сумматора 2,больше 0,2 кгс/см. В результате на выходе сумматора 2 давление равно разности давлений в камерах сумматора 2, которая интегрируется звеном, состоящим из сумматора 2, регулируемого дросселя 3 и пневмоемкостй 4.

Интегрирующее звено выполняет операцию

4fo).

MO

где Р - давление на выходе интегрирующего звена;

Рр Давление в камере Г сумматора ;

Т - давление в камере В сумматора;

;т - V

постоянная времени интегрии SUQ рования.

Постоянная времени интегрировани зависит от значений проводимости переменного сопротивления, V емкости (объем постоянный) , газовой постянной R и абсолютной температуры Q (величина.которой принимается постояной) .

Следовательно, постоянная времен интегрирования зависит от значений проводимости устанавливаемой регулируемым дросселем 3, чем больше проводимость, тем меньше постоянная времени интегрирования и наоборот.

Выходной сигнал интегрирующего .звена поступает в положительную камеру элемента 5 сравнения, в минусовую камеру которого подается постоянный подпор от задатчика и в сопло одноконтактного клапана 6, которое закрыто под действиемпостоянного подпора в камере от задатчика.

С увеличением или уменьшением расхода, а следовательно, с увеличением или уменьшением выходного сигнала измерителя 1 расхода, выходной сигнал интегрирующего звена увеличивается или уменьшается, пропорционально расходу измеряемой. среды.

При накапливании выходного сигнала интегрирующего звена в камере больше, чем величина подпора в камере элемента 5 сравнения, сборка элемента 5 сравнения перемещается вниз, закрывает сопло в камере и открывает сопло в камере. Выходной сигнал равный давлению питания элемента 5 сравнения, поступает в камеру трехмембранного реле 7. Сборка трехмембранного реле 7 перемещается вниз , закрывает сопло в камере и открывает сопло в камере. Выходной сигнал, равный давлению питания трехмембранного реле 7, поступает на клапан 8, в камеру одноконтактного клапана 9 и на вход регулируемого дросселя 10. Клапан 8 пробоотборника соединяет полость трубопровода со сборником 14 пробы и- происходит отбор пробы.

Сборка одноконтактного клапана 9 под действием давления в камере, превышающего величину подпора в камере от задатчика, перемещается вни и закрывает сопло в камере. Через регулируемый дроссель 10 в пневмоемкости 11 и соединенной с ней в плюсовой камере элемента 12 сравнения накапливается давление. И черезвремя, обусловленное открытием регулируемого дросселя 10 (это время должно быть задано таким, чтобы произошел отбор пробы в нужном количестве) , давление в плюсовой камере элемента 12 сравнения превысит давление подпора от задатчика в минусовой камере . Сборка элемента 12 сравнения перемещается вниз, закрывает сопло в камере и открывает сопл в другой камере. Выходное давление, равное давлению питания с выхода элемента 12 сравнения, поступает в камеру одноконтактного клапана б. И так как давление, в этой камере больше, чем давление подпора от задатчика в другой камере одноконтактного клапана б, то его сборка перемещается вверх, открывает сопло в проточной камере. Давление из пневмоемкости 4, плюсовой камеры элемента 5 сравнения и плюсовой камеры сумматора 2 мгновенно сбрасывается в атмосферу через открытое сопло в проточной камере одноконтактного клапана 6. В результате, на выходе интегрирующего звена и в плюсовой камере элемента 5 сравнения давление равно нулю. Под действием подпора в камере элемента 5 сравнения его сборка перемещается вверх, закрывает питающее сопло и открывает

o сопло в другой камере, связанное с атмосферой.

В результате, в камере трехмембранного реле 7 давление падает до нуля. Сборка трехмембранного реле

5 7 под давлением пружины перемещается вверх, закрывает питающее сопло в другой камере и открывает сопло в другой камере Г, соединив свой выход с атмосферой. Давление на вы0ходе трехмембранного реле 7 падает до нуля. Клапан 8 пробоотборника рассоединяет полость трубопровода со сборником 14 пробы,отбор пробы прекращается. Давление в одной камере одноконтактного клапана 9 пада5ет и становиться меньше давления подпора в другой камере того же клапана, его сборка под действием давления подпора перемещается вверх, открывает сопло, соединив с атмосOферой пневмоемкость 11 и плюсовую камеру элемента 12 сравнения. Давление из пневмоемкости 11 и плэсовой камеры элемента 12 сравнения мгновенно сбрасывается в атмосферу.

5 Под действием давления подпора элемента 12 сравнения его сборка перемещается вверх, закрывает сопло в одной камере и открывает сопло в другой камере, соединив выход элемента 12 сравнения и камеру одно0контактного клапана б через постоянный дроссель 13 с атмосферой. Под действием давления подпора в камере одноконтактного клапана б его сборка перемещается вниз, закрывает

5 сопло, рассоединив пневмоемкость 4, плюсовую камеру элемента сравнения 5 и плюсовую камеру сумматора 2 с атмосферой.

Далее весь цикл работы пробоот- борника повторяется. Постоянный дроссель 13 предназначен для замедления сброса выходного сигнала элемента 12 сравнения в атмосферу. Этим обеспечивается сброс давления до нуля в атмосферу из пневмоемкости 4, плюсовой камеры элемента сравнения 5 и плюсовой камеры сумматора 2.

Работа пробоотборника возможна при отсутствии измерителя расхода среды в трубопроводе. Для этого дос.таточно подать давление сжатого воздуха в положительную камеру Г сумматора 2 величиной в пределах 0,31 кгс/см .

При измерении расхода приборами, выходной сигнал которых связан квадратичной зависимостью с количеством протекающей по трубопроводу среды .например, при использовании сужающих устройств) , дополнительно устанавливается прибор извлечения квадратичного корня, вход которого соединяют с выходом измерителя 1 расхода, а выход с положительной камерой Г сумматора 2.

Формула изобретения

Пробоотборник, содержащий измеритель расхода среды в трубопроводе, клапан, установленный на трубопроводе и подключенный к сборнику пробы, а также систему управления работой клапана, включающую сумматор, пневмоемкости, регулируемые и нерегулируемые дроссели, трекмембранные реле и первый элемент сравнения, отличающийся тем, что, с целью расширения области Применения путем обеспечения отбора проб, пропорционально расход протекающей по трубопроводу среды, и повьниения надежности пробоотборника, система управления работой клапана содержит одноконтактные клапаны и второй элемент сравнения, выход измерителя расхода соединен с одной из положительных камер сумматора, а канал постоянного подпора соединен с одной из отрицательных камер сумматора,первый регулируемый дроссель соединен своим входом с выходом сумматора и с другой отрицательной камерой сумматора, первая пневмоемкость соединена своим входом с выходом первого регулируемого дросселя, плюсовая камерапервого элемента сравнения соединена с выходом первой пневмоемкости и с другой положительной камерой сумматора, сопло первого одноконтактного клапана соединено с выходом первой пневмоемкости, проточная кг1мера первого одноконтактного клапана соединена с атмосферой, одна из управляющих камер трехмембранного реле соединена с выходом первого элемента сравнения, а выход трехмембранного реле соединен с клапаном, выход второго элемента сравнения соединен своим выходом с одной из управляющих камер первого одноконтактного клапана, постоянный дроссель соединен своим входом с одной из проточных камер второго элемента сравнения, а выходом постоянный дроссель соединен с атмосферой, выход второй пневмоемкости сс едИнен с плюсовой камерой второго элемента сравнения, сопло второго одноконтактного клапана соединено с входом второй пневмоемкости а проточная камера второго одноконтактного клапана соединена с атмосферой, вход второго регулируемого дросселя соединен с. выходом трехмембранного реле и с одной из управляющих камер второго одноконтактного клапана, а выход второго регулируемого дросселя соединен с соплом второго одноконтактного клапана и с входом второй пневмоемкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Пробоотборные системы и устройства для жидких сред, тематический обзор, М., ЦНИИТЭНефтехим, 1972, с.17.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2646694/18-24,

кл. G 01 N 1/10,1978 (прототип).

V