Пробоотборник Советский патент 1983 года по МПК G01N1/10 

Изобретение относится к пробоотборникам жидких продуктов, перемещаемых по трубопроводу, и может быть использовано при отборе проб из гистральных трубопроводов, эксплуатируемых в нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности.

По основному авт.св. №840700 известен пробоотборник, содержащий измеритель расхода средал в трубопроводе, клапан, установленный на трубопроводе и подключенный к сборнику пробы, а также систему управления работой клапана, включающую сумматор, пневмоемкости, регулируемые и нерегулируемые дроссели, трехмембранные реле и первый элемент сравнения, 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 другой отрицательной камерой сумматора, первая пневмоемкость соединена своим входом с выходом первого регулируемого дросселя, плюсовая камера первого элемента сравнения соединена с выходом первой пневмоемкости и другой положительной камерой сумматора, сопло первого одноконтактного клапана соединено с выходом первой пневмоемкости, проточная камера первого одноконтактного клапана соединена с атмосферой, одна из управляющих камер трехмембран10ного реле соединена с звыходом первого элемента сравнения, а выход трехмембранного реле соединен с клапаном, выход второго элемента сравненная соединен своим выходом с однойиз

15 управляющих камер первого одноконтактного клапала, постоянный дроссель соединен своим входом с одной из проточных камер второго элемента сравнения, а выходом постоянный дрос20сель соединен с атмосферой, выход второй пневмоемкости соединен с плюсовой камерой второго элемента сравнения, сопло второго одноконтактного клапана соединено с выходом -второй

25 пневмоемкости, а проточная камера второго од оконтактного клапана соединена с атмосферой, вход второго регулируемого дросселя соединен с выходом трехмембранного реле и одной

30 из управляющих камер второго одно.контактного клапана, а выход второго регулируемого дрорселя соединен с соплом второго одноконтактного клапана и с выходом второй пневмоемкости 1

Недостатком известного пробоотборника является низкая эффектив-. ность, обусловленная ограниченными функциональными возможностями, а именно невозможностью отбора заданного объема пробы.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей пробоотборника путем обеспечения отбора заданного объема пробы.

Поставленная цель достигается тем, что пробоотборник содержит делитель частоты и интегратор линейно нарастающего непрерывно-дискретного сигнала, подключенный входом.к выходу делителя частоты, вход которого соединен с выходом трехмембранного реле, при этом выход интегратора линейно нарастающего непрерывно-дискретного сигнала связан с другой управляющей камерой трехмембранного реле.

На чертеже.представлена блок-схема предлагаемого пробоотборника.

Пробоотборник состоит из измерителя 1 расхода, сумматора 2, первого регулируемого дросселя 3, первой пневмоемкости 4, первого элемента 5 сравнения, первого одноконтактного клапана б, трехмембранного реле 7, клапана 8, второго одноконтактного клапана 9, второго регулируемого дросселя 10, второй пневмоемкости 11, второго элемента 12 сравнения, постоянного дросселя 13, сборника 14 проб, делителя 15 частоты, включающего трехмембранные реле 16-18, повторители 19 и 20, постоянные дроссели 21-23, трехмембранный элемент 24 сравнения, повторитель 25 со сдвигом, интегратора 26 линейно-нарастающего непрерывно-дискретного сигнала, включающего трехмембранные реле 27 и 28, повторители 29 и 30, постоянные дроссели 31-33, трехмембранный элемент 34 сравнения, повторитель 35 со сдвигом и пневмокнопку 36.

Пробоотборник работает следующим образом.

Входной сигнал измерителя 1 расхода, давление которого пропорциоНбшьно расходу протекающей по трубопроводу среды, поступает в плюсовую камеру Г сумматора 2, в минусовую камеру которого поступает из канала постоянного подпора давление задатчина (не показан), равное 0,2кгс/см {равное выходному давлению, измерителя расхода 1, когда значение расхода равно нулю).

При отсутствиирасхода измеряемой среды величина выходного сигнала

измерителя среды, поступающего в плюсовую камеру г сумматора 2, и величина подпора в минусовой камере В сумматора 2 равны между собой, следовательно на выходе 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 Г 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, первого регулируемого дросселя 3 и первой пневмоемкости 4.

Интегрирующее звено выполняет операцию

1(РгJdlи J

Р - давление на выходе интегрирующего звена (после пневмоемкости 4);

PJ-- давление в камере Г сумматора

Р0- давление в камере В сумматора;

постоянная времени интегриReрования.

Постоянная времени интегрирования зависит от значений проводимости переменного сопротивления,объема , емкости (объем постоянный), газовой постоянной R и абсолютной температуры в , вех ичину которой принимаем постоянной.

Следовательно, постоянная времени 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 Б элемента 5 сравнения, в минусовую камеру В которого подается постоянный подпор от задатчика (не показан, и в сопло первого одноконтактного клапана 6, которое закрыто под действием постоянного подпора в камере А 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 Б больше, чем величина подпора в камере в элемента 5 сравнения, сборка первого элемента 5 сравнения перемес тится вниз, закроет сопло в камере Г и откроет сопло в камере А. Выходной сигнал, равный давлен1по питания элемента 5 сравнения, поступает в управляющую камеру Б трехмембранного реле 7. Сборка трехмембранного реле 7 перемещается вниз, за крывает сопло в камере Г и открывает сопло в камере А. Выходной сигнал равный давлению питания трехмембранного реле 7, поступает на клапан 8, в управляющую камеру А второго одноконтактного клапана 9 и на вход второго регулируемого дросселя 10, Клапан 8 пробоотборника соединяет полость трубопровода со сборником пробы 14 и происходит отбор пробы. Сборка одноконтактного клапана 9 под действием давления в камере А, превышающего величину подпора в каме ре В от задатчика, перемещается вниз и закрывает сопло в камере В. Через регулируемый дроссель 10 во второй пневмоемкости 11 и соединенной с ней плюсовой камере Б второго элемента 12 сравнения накапливается давление Через промежуток времени, обусловле ный открытием регулируемого дросселя 10 и достаточный для отбора пробы в заданном количестве, давление в плюсовой камере В элемента 12 срав нения превышает давление подпора от задатчика в минусовой камере В, сборка элемента 12 сравнения переме щается вниз, закрывает сопло в каме ре 1 и от;крывает сопло в Кс1мере А. Выходное давление, равное давленио. питания с выхода элемента 12 сравне ния, поступает в камеру Б первого одноконтактного клапана 6. Давление в камере Б больше, чем давление под пора от задатчика в камере А одноконтактного клапана б, поэтому его сборка перемещается вверх, .открывае сопло в камере В. Давление из пневмоемкости 4, плюсовой камеры Б элемента 5 сравнения и плюсовой камеры Б сумматора 2 мгновенно сбрасываетс в атмосферу -через открытое сопло в камере В одноконтактного клапана В результате на выходе интегрирующе го звена и в плюсовой камере Б элемента 5 сравнения давление равно нулю. Под действием подпора в камере В элемента 5 сравнения его сборка перемещается вверх, закрывает питающее сопло в камере А и открывает сопло в камере Г, связанное с атмосферой. В результате в камере Б трехмембранного реле 7 давление падает до нуля. Сборка трехмембранного peле 7 под давлением пружины перемещается вверх, закрывает питающее сопло в камере А и открывает сопло в камере Г, соединив свой выход с атмосферой, давление на выходе трехмембранного реле 7 падает до нуля. Клапан 8 пробоотборника рассоединяет полость трубопровода со сборником 14 пробы, отбор пробы прекращается. Давление в камере А одноконтактного клапана 9 падает и становится меньше давления подпора в камере Б того же клапана, его сборка под действием давления подпора перемещается вверх, открывает сопло в камере В, соединив с атьюсферой пневмоемкость 11 и плюсовую камеру Б элемента 12 сравнения, давление мгновенно сбрасывается в атмосферу. Под действием давления подпора в камере В элемента 12 сравнения его сборка перемещается вверх, закрывает сопло в питающей камере А и открывает сопло в камере Г, соединив выход элемента 12 сравнения и камеру Б одноконтактного клапана б через постоянный дроссель 13 с атмосферой. Под действием давления подпора в камере А одноконтактного клапана б его сборка перемещается вниз, закрывает сопло в камере В, рассоединив пневмоемкость 4, плюсовую камеру Б элемента 5 сравнения и плюсовую камеру Б сумматора 2 с атмосферой. Далее весь цикл работы пробоотборника по отбору доз пробы 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 и плюсовых KciMep Б элемента 5 и cy aтopa 2. Отбор заданного объема пробы в пробоотборнике обеспечивается делителем 15 частоты и интегратором 26 линейно нарастающего непрерывно-дискретного сигнала 2. . Чтобы наполнить заданным объемом приемник пробы, необходимо отобрать в смену, сутки или другое время большое количество (наперед заданное доз пробы. Подсчет количества доз пробы производится делителем 15 частоты и интегратором 26. После отбора заданного объема пробы пробоотборник автоматически отключается. Делитель 15 частоты выполняет деление частоты тактового сигнала, поступающего с выхода трехмембранного реле 7 (Р) в управляющие камеры тактовых трехмембранных реле 17 и 18, на некоторое варьируемое число К. Выход задержки на такт непрерывного сигнала поступает на вход двухвходового усилителя трехмембраньюго элемента 24 сравнения (в камеру В), который работает по схеме сравнения. На другой вход трехмембранного элемента 24 сравнения в камеру Б) по дан постоянный подпор - верхний уро вень интегрирования Р, На выходе задержки установлен повторитель 25 со сдвигом, с помощью которого изме няется величина интервала давления Узел возврата в исходное состояние делителя частоты собран на трехмембранном реле 16. Узел возврата срабатывает в момент, коРца ступенч тая функция достигает заданного уров ня PC,, Варьируемое число К определяется уравнением Следовательно, число К можно изменять величиной сдвига и величиной тэстоянного подпора Р, Через К импульсов выходной дискретный сигнал Р делителя 15 часто ты поступает в управляющие камеры тактовых трехмембранных реле 27 и 28 интегратора 26 линейно нарастающего непрерывно-дискретного сигнала 2 , Выход задержки на такт непрерывного сигнала поступает на вход трех мембранного элемента сравнения двух входового усилителя 34 (в камеру В.) на другой вход которого (в камеру В ; подан постоянный подПор - верхни уровень интегрирования Ру. На выходе задержки установлен повторитель 35 со сдвигом, с помощью которого изменяется величина интервала деления лвозрастающего сигнала. При достижении ступенчатой функцией в камере Б элемента 34 сравнения заданного уровня Рд последний срабатывает, и его выходной сигнал поступает в управляющую камеру В трехмембранного реле 7. Сборка трех мембранного реле 7 под действием пружины и давления в камере В перем щается вверх, закрывает питающее сопло в камере А и открывает сопло в камере Г, соединив выход трехмемб рАнного реле 7 с атмосферой - отклю чает пробоотборник. Отбор пробы прекращается. После замены наполненного приемника пробы 14 на пустой или после его опорожнения нужно нажать на пневмокнопку 36 для сброса сигнала с элемента задержки на такт в атмосферу. Этой опер ацией пробоотборник включается в работу для очередного отбора заданного объема пробы. Работа пробоотборника возможна и при отсутствии измерителя 1 расхода среды в трубопроводе. Для этого достаточно подать давление сжатого воздуха в положительную камеру Г сумматора 2 величиной в пределах 0,3-1 кгс/см. В этом случае отбор пробы производится пропорционально времен. 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 квадратного корня, вход которого соединяют с выходом измерителя 1 расхода, а выход - с положительной камерой Г сумматора 2. Экономический эффект от применения одного пробоотборника на одном потоке составит 6,3 тыс.руб. в год. Формула изобретения Пробоотборник по авт.св. № 840700, отлич ающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей пробоотборника путем обеспечения отбора заданного объема пробы, он содержит делитель частоты и интегратор линейно нарастающего непрерывно-дискретного сигнала, подключенный входом к выходу делителя частоты, вход которого соединен с выходом трехмембранного реле, при этом выход интегратора линейно нарастающего непрерывно-дискретного сигнала связан с другой управляющей камерой трехмембранного реле. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 840700, кл. Ci 01 N 1/10, 1979.