RU124944U1

RU124944U1 - DEVICE FOR TAKING SAMPLES AND MEASURING TEMPERATURE IN A PIPELINE

Info

Publication number: RU124944U1
Application number: RU2012132359/06U
Authority: RU
Inventors: Галина Михайловна Квачантирадзе; Александр Петрович Михайлов; Валентина Дмитриевна Балашова
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2013-02-20

Abstract

1. Устройство для отбора проб и измерения температуры в трубопроводе, состоящее из корпуса, выполненного в виде сменного патрубка, полого штока со сливным гусаком и вентилем, сальникового узла, на внутренней поверхности корпуса параллельно его оси выполнены пазы, обеспечивающие перемещение по ним направляющего ролика, жестко закрепленного на полом штоке, соединенном со шпинделем ходового узла, смонтированного в верхней части корпуса, при этом сальниковый узел посредством резьбы соединен с основанием, к верхней части которого жестко присоединен корпус, а нижняя часть основания выполнена в виде фланца с отверстиями под болтовое соединение, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит герметичный шток, выполненный в виде патрубка, в нижней части которого посредством резьбы присоединен термокарман с установленным датчиком температуры, соединенным посредством кабеля с термометром, закрепленным в верхней части герметичного штока.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что герметичный шток соединен со шпинделем посредством муфты, а основание выполнено с центральным отверстием для перемещения полого и герметичного штоков.1. A device for sampling and measuring temperature in a pipeline, consisting of a body made in the form of a replaceable pipe, a hollow stem with a drain gooseneck and a valve, a stuffing box assembly, grooves are made on the inner surface of the body parallel to its axis, ensuring the movement of the guide roller along them, rigidly fixed on a hollow rod connected to the spindle of the running unit, mounted in the upper part of the body, while the stuffing box is connected by means of a thread to the base, to the upper part of which the body is rigidly attached, and the lower part of the base is made in the form of a flange with holes for bolted connection, characterized in that the device additionally contains a sealed stem made in the form of a branch pipe, in the lower part of which a thermowell with an installed temperature sensor is connected by means of a thread, connected by means of a cable to a thermometer fixed in the upper part of the sealed stem. The device according to claim 1, characterized in that the hermetic rod is connected to the spindle by means of a coupling, and the base is made with a central hole for moving the hollow and hermetic rods.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для целей модернизации устройств, используемых при отборе проб и замере температуры в трубопроводе.The utility model relates to the oil and gas industry and is intended for the modernization of devices used in sampling and measuring temperature in the pipeline.

Задачей заявленной полезной модели является создание устройства для отбора проб и измерения температуры в трубопроводе, позволяющего совмещать операции отбора проб и измерения температуры в трубопроводе, а также определять температуру перекачиваемой жидкости по всему сечению трубопровода и на определенном уровне.The objective of the claimed utility model is to create a device for sampling and measuring the temperature in the pipeline, allowing you to combine the operations of sampling and measuring the temperature in the pipeline, as well as determine the temperature of the pumped liquid over the entire cross section of the pipeline and at a certain level.

Из области техники известны стационарные пробоотборники, которые служат для отбора средних проб нефтепродуктов из трубопроводов. Пробу из трубопровода отбирают стационарным пробоотборником, представляющим собой систему установленных в трубопроводе пробозаборных трубок, соединенных через вентиль с пробозаборной емкостью [см. ГОСТ 2517-85. Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб. М., 1987. 25 с.].Stationary samplers are known in the art for the collection of medium samples of oil products from pipelines. A sample from the pipeline is taken by a stationary sampler, which is a system of sampling tubes installed in the pipeline connected through a valve to a sampling tank [see GOST 2517-85. Oil and oil products. Sampling methods. M., 1987. 25 p.].

Известно устройство для отбора проб жидкости, содержащее диафрагму внутри трубопровода, заборную трубку с краном и подпружиненную заслонку [см. авт. свид. СССР №640167, G01N 1/10, опубл. 30.12.1978].A device for sampling liquid containing a diaphragm inside the pipeline, an intake pipe with a tap and a spring-loaded damper is known [see author testimonial. USSR No. 640167, G01N 1/10, publ. 12/30/1978].

К недостаткам данных устройств относится невозможность отбора пробы с заданной точки сечения трубопровода.The disadvantages of these devices include the impossibility of sampling from a given point in the cross section of the pipeline.

Из области техники известны термопреобразователи с унифицированным выходным сигналом (ТХАУ Метран-271-Ех, ТСМУ Метран-274-Ех, ТСПУ Метран-276-Ех) производства промышленной группы «Метран» для измерения температуры нейтральных и агрессивных сред, по отношению к которым материал защитной арматуры является коррозионностойким.Thermal converters with a unified output signal (TCAU Metran-271-Ex, TSMU Metran-274-Ex, TSPU Metran-276-Ex) manufactured by the Metran industrial group for measuring the temperature of neutral and aggressive environments in relation to which the material is known are known from the technical field protective reinforcement is corrosion resistant.

К недостаткам данных устройств относится высокая стоимость, а также невозможность совмещать операции отбора проб и замера температуры.The disadvantages of these devices include the high cost, as well as the inability to combine the operation of sampling and temperature measurement.

Известно устройство для отбора проб из трубопровода, состоящее из корпуса, полого штока с гусаком и запорным вентилем, а также сальникового узла, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде сменного патрубка, на внутренней поверхности которого параллельно его оси выполнены пазы, обеспечивающие перемещение по ним направляющего ролика, жестко закрепленного на полом штоке, соединенном посредством муфты со шпинделем винтового механизма, смонтированного в верхней части корпуса, при этом сальниковый узел посредством резьбы соединен с основанием, к верхней части которого жестко присоединен корпус, а нижняя часть основания выполнена в виде фланца с отверстиями под болтовое соединение [см. патент РФ №105399, МПК⁸ F17D 3/10, G01N 1/10, опуб. 10.06.2011].A device for sampling from a pipeline is known, consisting of a housing, a hollow rod with a gander and a shut-off valve, as well as an stuffing box, characterized in that the housing is made in the form of a replaceable nozzle, on the inner surface of which grooves are made parallel to its axis, allowing movement along them a guide roller rigidly mounted on a hollow rod connected by means of a coupling to a spindle of a screw mechanism mounted in the upper part of the housing, while the stuffing box is threadedly connected to the bases Niemi, to the upper part of which is rigidly connected body and the lower part of the base is formed as a flange with holes for bolted connection [see. RF patent №105399, IPC ⁸ F17D 3/10, G01N 1/10, publ. 06/10/2011].

Недостатком данного устройства для отбора проб является невозможность определения температуры перекачиваемой жидкости.The disadvantage of this device for sampling is the inability to determine the temperature of the pumped liquid.

Поставленная задача в устройстве для отбора проб и измерения температуры в трубопроводе, состоящем из корпуса, выполненного в виде сменного патрубка, полого штока со сливным гусаком и вентилем, сальникового узла, на внутренней поверхности корпуса параллельно его оси выполнены пазы, обеспечивающие перемещение по ним направляющего ролика, жестко закрепленного на полом штоке, соединенном со шпинделем ходового узла, смонтированного в верхней части корпуса, при этом сальниковый узел посредством резьбы соединен с основанием, к верхней части которого жестко присоединен корпус, а нижняя часть основания выполнена в виде фланца с отверстиями под болтовое соединение, решается тем, что устройство дополнительно содержит герметичный шток, выполненный в виде патрубка, в нижней части которого посредством резьбы присоединен термокарман с установленным датчиком температуры, соединенным посредством кабеля с термометром, закрепленным в верхней части герметичного штока, при этом герметичный шток соединен со шпинделем посредством муфты, а основание выполнено с центральным отверстием для перемещения полого и герметичного штоков.The task in the device for sampling and measuring temperature in the pipeline, consisting of a housing made in the form of a replaceable nozzle, a hollow rod with a drain gander and a valve, an stuffing box, grooves are made on the inner surface of the housing parallel to its axis, allowing the guide roller to move along them rigidly mounted on a hollow rod connected to the spindle of the running gear mounted in the upper part of the housing, while the stuffing box is connected to the base by means of a thread to the upper part which is rigidly attached to the housing, and the lower part of the base is made in the form of a flange with holes for bolt connection, it is decided that the device further comprises a sealed rod made in the form of a pipe, in the lower part of which a thermowell with an installed temperature sensor connected via a cable is connected with a thermometer mounted in the upper part of the sealed rod, while the sealed rod is connected to the spindle by means of a coupling, and the base is made with a Central hole for To move hollow and sealed rods.

Устройство для отбора проб и измерения температуры в трубопроводе поясняется с помощью графических материалов, представленных на фиг.1 и фиг.2.A device for sampling and measuring the temperature in the pipeline is illustrated using graphical materials presented in figure 1 and figure 2.

На фиг.1 представлено устройство для отбора проб и измерения температуры в трубопроводе с установленным полым штоком.Figure 1 shows a device for sampling and measuring temperature in a pipeline with an installed hollow rod.

Устройство для отбора проб и измерения температуры в трубопроводе состоит из корпуса 1, полого штока 2 со сливным гусаком 3, выполненного с резьбой для присоединения контейнера для отбора проб (на фиг.1 не показан), и вентилем 4, а также сальникового узла, состоящего из гайки 5, набивки 6 и корпуса сальника 7. В верхней части корпуса 1 смонтирован ходовой узел, включающий шпиндель 8, ходовую гайку 9 и штурвал 10. Шпиндель 8 соединен с полым штоком 2 посредством муфты 11. В верхней части полого штока 2 жестко закреплен направляющий ролик 12 с указателем 13. На внутренней поверхности корпуса 1 параллельно его оси выполнены пазы (на фиг.1 не показаны), обеспечивающие прямолинейное перемещение по ним направляющего ролика 12 с указателем 13. В верхней части корпуса 1 параллельно его оси выполнены сквозные проточки 14, обеспечивающие свободное перемещение закрепленных на полом штоке 2 сливного гусака 3, вентиля 4 и направляющего ролика 12 с указателем 13. Нижняя часть корпуса 1 жестко соединена с основанием 15 с центральным отверстием 16. Нижняя часть основания 15 выполнена в виде фланца с отверстиями под болтовое соединение 17 и уплотнительной канавкой под уплотнительное кольцо 18. К основанию с помощью резьбы присоединен тройник 19 для установки манометра 20 и вентиля для сброса давления 21. К верхней части основания 15 посредством резьбы присоединен сальниковый узел, состоящий из гайки 5, набивки 6 и корпуса сальника 7. На внешней поверхности корпуса 1 со стороны указателя 13 вдоль сквозной проточки 14 нанесена мерная шкала 22.A device for sampling and measuring the temperature in the pipeline consists of a housing 1, a hollow rod 2 with a drain gander 3, made with a thread for attaching a container for sampling (not shown in Fig. 1), and a valve 4, as well as an stuffing box, consisting from nut 5, packing 6 and stuffing box 7. A running assembly including a spindle 8, a driving nut 9 and a steering wheel 10 is mounted in the upper part of the housing 1. The spindle 8 is connected to the hollow stem 2 by means of a coupling 11. In the upper part of the hollow stem 2 is rigidly fixed Guide roller 12 with pointer 13. N and on the inner surface of the housing 1, grooves are made parallel to its axis (not shown in FIG. 1), providing a linear movement of the guide roller 12 with a pointer 13 on them. In the upper part of the housing 1, through grooves 14 are made parallel to its axis, which allow free movement of fixed on the floor the stem 2 of the drain gander 3, the valve 4 and the guide roller 12 with a pointer 13. The lower part of the housing 1 is rigidly connected to the base 15 with the Central hole 16. The lower part of the base 15 is made in the form of a flange with holes for bol connection 17 and a sealing groove for the sealing ring 18. A tee 19 is attached to the base with a thread to install a pressure gauge 20 and a valve to relieve pressure 21. A stuffing box consisting of a nut 5, packing 6 and the housing is connected to the upper part of the base 15 by means of a thread stuffing box 7. On the outer surface of the housing 1 from the side of the pointer 13 along the through groove 14 applied to the measuring scale 22.

На фиг.2 представлено устройство для отбора проб и измерения температуры в трубопроводе с установленным герметичным штоком для измерения температуры с примером размещения датчика температуры в термокармане герметичного штока.Figure 2 presents a device for sampling and measuring temperature in a pipeline with a sealed rod for measuring temperature with an example of placing a temperature sensor in the thermowell of a sealed rod.

В нижней части герметичного штока 23, выполненного в виде патрубка, посредством резьбы установлен термокарман 24, выполненный из теплопроводного материала, в котором размещен датчик температуры 25, соединенный посредством кабеля 26, проходящего через внутреннюю полость герметичного штока 23 к термометру 27, закрепленному на наружной поверхности герметичного штока 23. Для уплотнения термокармана 24 в герметичном штоке 23 предназначены уплотнительные кольца 28. Сквозные проточки 14 обеспечивают свободное перемещение закрепленного на герметичном штоке 23 термометра 27, направляющего ролика 12 с указателем 13.In the lower part of the sealed rod 23, made in the form of a pipe, a thermowell 24 made of heat-conducting material is installed by means of a thread, in which a temperature sensor 25 is placed, connected via a cable 26 passing through the internal cavity of the sealed rod 23 to a thermometer 27 mounted on the outer surface sealed rod 23. To seal the thermowell 24 in the sealed rod 23, o-rings 28 are designed. Through grooves 14 provide free movement of the sealed on the sealed the rod 23 of the thermometer 27, the guide roller 12 with the pointer 13.

Устройство для отбора проб и измерения температуры в трубопроводе работает следующим образом.A device for sampling and measuring the temperature in the pipeline is as follows.

Устанавливают основание 15 на закрытой задвижке 29, закрепив его болтовым соединением 17 с затяжкой уплотнительного кольца 18. Нижнюю часть штока 2 в сборе с сальниковым узлом пропускают через центральное отверстие 16 основания 15 и наворачивают на основание 15 корпус сальника 7. Устанавливают верхнюю часть корпуса 1 в сборе с ходовым узлом устройства, состоящим из шпинделя 8, ходовой гайки 9 и штурвала 10, на основание 15 и закрепляют на нем фиксирующими винтами 30, верхнюю часть полого штока 2 соединяют с помощью муфты 11 со шпинделем 8. Открывают задвижку 29 и вращением штурвала 10 по часовой стрелке перемещают полый шток 2 на необходимую глубину трубопровода 31. При отборе проб открывают вентиль 4 и через сливной гусак 3 производят отбор проб. Закрывают вентиль 4 и вращением штурвала 10 против часовой стрелки поднимают полый шток 2 в основание 15. Закрывают задвижку 29, открывают вентиль для сброса давления 21 и стравливают давление в основании 15, фиксируют снижение давления по манометру 20. Отвинчивают фиксирующие винты 30, снимают верхнюю часть корпуса 1 с основания 15, отсоединяют полый шток 2 от муфты 11 и заменяют полый шток 2 на герметичный шток 23 для замера температуры.The base 15 is installed on the closed gate valve 29, securing it with a bolt connection 17 with a tightening of the sealing ring 18. The lower part of the rod 2 assembled with the stuffing box is passed through the central hole 16 of the base 15 and screwed to the stuffing box housing 7. Install the upper part of the housing 1 in assembly with the running assembly of the device, consisting of a spindle 8, a driving nut 9 and a steering wheel 10, on the base 15 and fixed on it with fixing screws 30, the upper part of the hollow rod 2 is connected using the coupling 11 with the spindle 8. Open the gate ky 29 and the wheel 10 rotating clockwise hollow stem 2 is moved to the desired depth of the pipeline 31. When sampling valve 4 is opened and the drain through a goose 3 produce sampling. Close valve 4 and rotate the control wheel 10 counterclockwise to lift the hollow stem 2 into the base 15. Close the valve 29, open the valve to relieve pressure 21 and release the pressure in base 15, fix the pressure drop by pressure gauge 20. Unscrew the fixing screws 30, remove the upper part case 1 from the base 15, disconnect the hollow rod 2 from the sleeve 11 and replace the hollow rod 2 with a sealed rod 23 to measure the temperature.

Герметичный шток 23 с присоединенным термокарманом и в сборе с сальниковым узлом пропускают через центральное отверстие 16 основания 15, установленное на закрытой задвижке 29, и на основание 15 наворачивают корпус сальника 7. Устанавливают верхнюю часть корпуса 1 в сборе с ходовым узлом устройства, закрепляют на основании 15 фиксирующими винтами 30, верхнюю часть герметичного штока 23 соединяют с помощью муфты 11 со шпинделем 8. Открывают задвижку 29 и вращением штурвала 10 по часовой стрелке перемещают герметичный шток 23 с термокарманом 24 через центральное отверстие 16 основания 15 на необходимую глубину трубопровода 31. Показания с датчика температуры 25 поступают на термометр 27, закрепленный на наружной поверхности герметичного штока 23. Определение глубины спуска герметичного штока 23 с термокарманом 24 осуществляют посредством направляющего ролика 12 с указателем 13 и мерной шкалы 22. Замеры температуры производят в середине потока перекачиваемой жидкости, в пристеночных зонах верхней и нижней образующей трубы. После замера температуры вращением штурвала 10 против часовой стрелки перемещают герметичный шток 23 с термокарманом 24 в основание 15. Закрывают задвижку 29, открывают вентиль для сброса давления 21 и стравливают давление в основании 15, фиксируют снижение давления по манометру 20 и демонтируют устройство.A sealed rod 23 with an attached thermowell and assembled with an stuffing box is passed through the central opening 16 of the base 15 mounted on a closed gate valve 29, and the stuffing box body 7 is screwed on. The upper part of the housing 1 is assembled with the running unit of the device, fixed on the base 15 with fixing screws 30, the upper part of the sealed rod 23 is connected using the sleeve 11 with the spindle 8. Open the valve 29 and rotate the steering wheel 10 clockwise to move the sealed rod 23 with the thermowell 24 through the center ral opening 16 of the base 15 to the required depth of the pipe 31. The readings from the temperature sensor 25 are sent to a thermometer 27 mounted on the outer surface of the sealed rod 23. The depth of descent of the sealed rod 23 with the thermowell 24 is determined by means of a guide roller 12 with a pointer 13 and a graduated scale 22 Measurements of temperature are made in the middle of the fluid flow, in the near-wall zones of the upper and lower generatrix of the pipe. After measuring the temperature by rotating the control wheel 10 counterclockwise, the sealed rod 23 with the thermowell 24 is moved to the base 15. The valve 29 is closed, the valve for pressure relief 21 is opened and the pressure in the base 15 is vented, the pressure drop is recorded by the pressure gauge 20 and the device is dismantled.

Преимущество работы устройства для отбора проб и измерения температуры в трубопроводе объясняется следующим.The advantage of the device for sampling and measuring the temperature in the pipeline is explained as follows.

При гидравлических расчетах межпромысловых, магистральных нефтепродуктов движение жидкости в трубопроводах предполагается изотермическим, то есть происходит при постоянной температуре.In hydraulic calculations of interfield, main oil products, the movement of fluid in the pipelines is assumed to be isothermal, that is, it occurs at a constant temperature.

В действительности же перекачиваемые нефти и нефтепродукты имеют температуру, отличную от температуры окружающей среды (грунта на глубине укладки трубопровода). Ввиду разности температур перекачиваемой продукции и грунта наблюдается процесс теплообмена - температура жидкости изменяется вдоль трассы трубопровода, и ее движение носит неизотермический характер. Изменение температуры приводит к изменению вязкости и, следовательно, к гидравлическим потерям. Такие изменения могут быть весьма значительными при большой протяженности магистральных и межпромысловых трубопроводов. Это обстоятельство необходимо учитывать при проведении гидравлических расчетов и оценке возможных перепадов давлений.In reality, the pumped oil and oil products have a temperature different from the ambient temperature (soil at the depth of the pipeline). Due to the temperature difference of the pumped product and soil, a heat exchange process is observed - the temperature of the liquid changes along the pipeline route, and its movement is non-isothermal. A change in temperature leads to a change in viscosity and, consequently, to hydraulic losses. Such changes can be very significant with a large length of trunk and field pipelines. This circumstance must be taken into account when conducting hydraulic calculations and evaluating possible pressure drops.

Изменение температуры жидкости вдоль трубопровода может быть определено по формуле В.Г.Шухова:The change in fluid temperature along the pipeline can be determined by the formula of V.G.Shukhov:

t=t_о+(t_н-t_о)·e^-α·L,t = t _о + (t _н -t _о ) · e ^{-α · L} ,

где t_о - температура грунта по оси трубопровода, °С;where t _about - soil temperature along the axis of the pipeline, ° C;

t_н - температура поступающей в трубопровод жидкости, °С;t _n is the temperature of the fluid entering the pipeline, ° C;

L - расстояние от начала трубопровода, м;L is the distance from the beginning of the pipeline, m;

α - коэффициент, характеризующий интенсивность теплообмена, Дж, определяемый по формуле:α is a coefficient characterizing the intensity of heat transfer, J, determined by the formula:

α=K·π·D_н/C·ρ·g·Q,α = K · π · D _n / C · ρ · g · Q,

где K - полный коэффициент теплопередачи от жидкости в окружающую среду, численно равный количеству тепла, проходящего через единицу поверхности трубопровода в единицу времени при перепаде температур 1°С, Дж;where K is the total coefficient of heat transfer from the liquid to the environment, numerically equal to the amount of heat passing through the unit surface of the pipeline per unit time at a temperature difference of 1 ° C, J;

C - теплоемкость жидкости, т.е. количество тепла, необходимое для нагрева единицы массы жидкости на 1°С, Дж/°С;C is the heat capacity of the liquid, i.e. the amount of heat required to heat a unit mass of liquid by 1 ° C, J / ° C;

Q - объемный расход, м³/сут;Q - volumetric flow rate, m ³ / day;

g - ускорение свободного падения, м/с²;g is the acceleration of gravity, m / s ² ;

D_н - наружный диаметр трубопровода, мм;D _n - the outer diameter of the pipeline, mm;

ρ - плотность жидкости, кг/м³.ρ is the density of the liquid, kg / m ³ .

Монтаж устройства для отбора проб и измерения температуры в трубопроводе производят при наличии врезок в трубопроводе, что позволяет осуществлять отбор продукции и замеры температуры по всему сечению трубопровода.Installation of a device for sampling and measuring the temperature in the pipeline is carried out if there are inserts in the pipeline, which allows sampling and temperature measurements over the entire cross section of the pipeline.

Использование устройства для отбора проб и измерения температуры в трубопроводе позволяет замерить реальную температуру в середине потока перекачиваемой жидкости, в пристеночных зонах верхней и нижней образующей трубы и на основе полученных результатов определить участки (места) трубопровода со значительным снижением температуры по причине поднятия трубопровода к поверхности (особенно в болотистых местах).Using a device for sampling and measuring the temperature in the pipeline allows you to measure the actual temperature in the middle of the fluid flow, in the wall zones of the upper and lower generatrix of the pipe and based on the results obtained, determine sections (places) of the pipeline with a significant decrease in temperature due to the rise of the pipeline to the surface ( especially in marshy places).

Claims

1. A device for sampling and measuring temperature in the pipeline, consisting of a housing made in the form of a replaceable nozzle, a hollow rod with a drain gander and a valve, an stuffing box, grooves are made on the inner surface of the housing parallel to its axis, allowing the guide roller to move along them, rigidly mounted on a hollow rod connected to the spindle of the running assembly mounted in the upper part of the housing, while the stuffing box is connected to the base by means of a thread, the upper part of which is rigidly attached the housing is connected, and the lower part of the base is made in the form of a flange with holes for bolt connection, characterized in that the device further comprises a sealed rod made in the form of a pipe, in the lower part of which a thermowell with an installed temperature sensor connected via a cable to a thermometer is connected secured to the top of the sealed stem.

2. The device according to claim 1, characterized in that the sealed rod is connected to the spindle by means of a coupling, and the base is made with a Central hole to move the hollow and sealed rods.