RU164946U1

RU164946U1 - DEVICE FOR MEASURING PARAMETERS OF LOW-VISCOUS AND VISCOUS FLUIDS IN A PIPELINE

Info

Publication number: RU164946U1
Application number: RU2016122961/28U
Authority: RU
Inventors: Ильшат Робертович Салимов; Михаил Иванович Чуринов; Елена Михайловна Сабий
Original assignee: Ильшат Робертович Салимов; Михаил Иванович Чуринов; Сабий Елена Михаиловна
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2016-09-27

Abstract

1. Устройство для измерения параметров маловязких и вязких текучих сред в трубопроводе, содержащее петлеобразную трубу равного сечения, состоящую из восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвей, нижние отборники давления, установленные на одном уровне соответственно на восходящей и нисходящей ветвях петлеобразной трубы, дополнительный отборник давления, установленный на нисходящей ветви, первый и второй датчики разности давления, датчик абсолютного давления, датчик температуры «эталонной» жидкости, импульсные трубки с «эталонной» жидкостью, воспринимающей давление измеряемой среды непосредственно контактным методом, и регистрирующий блок, при этом первый датчик разности давления подключен импульсными трубками с «эталонной» жидкостью к дополнительному отборнику давления на нисходящей ветви и к отборнику давления на восходящей ветви, а второй датчик разности давления подключен к отборникам давления на нисходящей ветви, отличающееся тем, что в трубопроводе на входе восходящей петли размешены конфузор с калиброванным участком диаметром dи датчик гидростатического давления, установленный в крышке отвода трубопровода на входе восходящей петли, при этом в крышке выполнено отверстие для сообщения текучей среды с диафрагмой датчика гидростатического давления, при этом выходное отверстие калиброванного участка диаметром dобращено в сторону мембраны датчика гидростатического давления и расположено от нее на расстоянии, дополнительный отборник давления на нисходящей ветви установлен в верхней ее части на высоте h от уровня расположения нижних отборников давления.2. Устройство для измерения параметров маловязких1. A device for measuring the parameters of low-viscous and viscous fluids in the pipeline, containing a loop-shaped pipe of equal cross-section, consisting of ascending, horizontal and descending branches, lower pressure taps installed at the same level respectively on the ascending and descending branches of the loop-shaped pipe, an additional pressure tester, mounted on the descending branch, the first and second pressure difference sensors, absolute pressure sensor, temperature sensor of the "reference" fluid, impulse tubes with the "reference" a liquid that receives the pressure of the measured medium directly by the contact method, and a recording unit, while the first pressure difference sensor is connected by impulse tubes with a “reference” liquid to an additional pressure sampler on the descending branch and to the pressure sampler on the ascending branch, and the second pressure difference sensor is connected to pressure selectors on the descending branch, characterized in that a confuser with a calibrated section of diameter d and a hydrostatic sensor are placed in the pipeline at the inlet of the ascending loop pressure, installed in the cover of the pipe outlet at the inlet of the ascending loop, while in the cover there is a hole for fluid communication with the diaphragm of the hydrostatic pressure sensor, while the outlet of the calibrated section with a diameter d is turned towards the membrane of the hydrostatic pressure sensor and is located at a distance from it, an additional pressure sampler on the descending branch is installed in its upper part at a height h from the location of the lower pressure samplers. 2. Device for measuring low-viscosity parameters

Description

Предполагаемая полезная модель относится к области измерения параметров маловязких и вязких текучих сред непосредственно в потоке и может найти применение в нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.The proposed utility model relates to the field of measuring parameters of low-viscous and viscous fluids directly in the stream and can find application in the oil and gas production, oil refining, petrochemical and other industries.

Известен плотномер для жидких сред, содержащий петлеобразную трубу, состоящую из восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвей, три преобразователя давления, установленные соответственно на восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвях трубы, два дифференциальных манометра и регистрирующий прибор (Авт. свид. СССР №1325328, опубл. Бюл. №27, 23.07.1987 г.).Known densitometer for liquid media containing a loop-shaped pipe, consisting of ascending, horizontal and descending branches, three pressure transducers mounted respectively on the ascending, horizontal and descending branches of the pipe, two differential pressure gauges and a recording device (Auth. Certificate. USSR No. 13225328, publ. Bul. No. 27, 07/23/1987).

Недостатком плотномера является отсутствие автоматической коррекции плотности «эталонной» жидкости по температуре и давлению применительно к рабочим условиям измеряемой среды, что сказывается на точности измерения плотности жидкости.The disadvantage of the densitometer is the lack of automatic correction of the density of the “reference” liquid by temperature and pressure as applied to the operating conditions of the medium being measured, which affects the accuracy of measuring the density of the liquid.

Известен плотномер жидких или газообразных сред, в основу которого заложен метод сравнения плотности «эталонной» жидкости с плотностью рабочей среды, что на порядок повышает точность измерения (пат. РФ №67263, G01N 9/26, приор. 24.05.2007 г., опубл. 10.10.2007 г.).Known densitometer of liquid or gaseous media, which is based on the method of comparing the density of the "reference" fluid with the density of the working medium, which increases the accuracy of the order (Pat. RF No. 67263, G01N 9/26, prior. 05.24.2007, publ. 10.10.2007).

Известный плотномер, содержит петлеобразную трубу, состоящую из восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвей, три отборника давления, установленные соответственно на восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвях петлеобразной трубы, два датчика разности давления, датчик абсолютного давления, датчик температуры рабочей среды, импульсные трубки с «эталонной» жидкостью, воспринимающей давление рабочей среды непосредственно контактным методом, и регистрирующий блок. Плотномер снабжен дополнительным датчиком температуры «эталонной» жидкости, залитой в импульсные трубки и дополнительным отборником давления, расположенным на корпусе для термометра. В качестве «эталонной» жидкости использована жидкость, контактирующая с рабочей средой, но не смешивающаяся с ней. Кроме того, отборники давления, установленные на восходящей, нисходящей ветвях петлеобразной трубы и отборник давления, расположенный на корпусе для термометра, находятся на одном уровне в нижней части петли, а плотность жидкости или газообразных сред определяется по прилагаемым формулам.Known densitometer, contains a loop-shaped pipe, consisting of ascending, horizontal and descending branches, three pressure selectors installed respectively on the ascending, horizontal and descending branches of the loop-shaped pipe, two pressure difference sensors, absolute pressure sensor, temperature sensor, pulse tubes with " the reference "fluid, perceiving the pressure of the working medium directly by the contact method, and a recording unit. The densitometer is equipped with an additional temperature sensor for the “reference” liquid, which is poured into the impulse tubes and an additional pressure selector located on the housing for the thermometer. As the "reference" fluid used fluid in contact with the working medium, but not miscible with it. In addition, the pressure sampling devices installed on the ascending, descending branches of the loop-shaped pipe and the pressure sampling device located on the housing for the thermometer are at the same level in the lower part of the loop, and the density of the liquid or gaseous media is determined by the attached formulas.

Кроме того, датчик абсолютного давления, два датчика разности давления, датчики температуры рабочей среды и температуры «эталонной» жидкости связаны с регистрирующим блоком.In addition, an absolute pressure sensor, two pressure difference sensors, sensors for the temperature of the working medium and the temperature of the "reference" liquid are connected with the recording unit.

Недостаток известного плотномера-расходомера заключается в следующем.A disadvantage of the known densitometer-flowmeter is as follows.

Конструкция устройства содержит два датчика разности давления, на основе показаний которых обеспечивается измерение параметров измеряемой среды. При этом для расчета скорости, массы и вязкости применяются разные формулы в зависимости от характера течения: ламинарного или турбулентного. При турбулентном потоке расход может измеряться только в индикаторном режиме, что сказывается на точности. Ламинарный поток характерен для вязких сред, что ограничивает область применения устройства для измерения параметров сред с другим течением.The design of the device contains two pressure difference sensors, on the basis of the readings of which the measurement of the parameters of the medium being measured is provided. Moreover, to calculate the speed, mass and viscosity, different formulas are used depending on the nature of the flow: laminar or turbulent. In turbulent flow, the flow rate can only be measured in the indicator mode, which affects the accuracy. Laminar flow is characteristic of viscous media, which limits the scope of the device for measuring the parameters of media with a different flow.

Известен плотномер-расходомер жидких или газообразных сред для определения состава жидких двухкомпонентных сред, абсолютной влажности газа и измерения массового расхода жидкости или газа с переменной плотностью (пат. РФ 2359247, приор. 19. 11. 2007 г., опубл. 20. 06. 2009 г.).Known densitometer-flow meter of liquid or gaseous media for determining the composition of liquid two-component media, the absolute humidity of the gas and measuring the mass flow of liquid or gas with variable density (US Pat. RF 2359247, prior. 19. 11. 2007, publ. 20. 06. 2009).

Известный плотномер-расходомер содержит петлеобразную трубу равного сечения, состоящую из восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвей, три отборника давления, установленные соответственно на восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвях петлеобразной трубы, первый и второй датчики разности давления, датчик абсолютного давления, датчик температуры рабочей среды, датчик температуры «эталонной» жидкости, отборник давления, размещенный на корпусе термометра датчика температуры «эталонной» жидкости, импульсные трубки с «эталонной» жидкостью, воспринимающие давление рабочей среды непосредственно контактным методом, и регистрирующий блок, при этом отборники давления, установленные на восходящей, нисходящей ветвях петлеобразной трубы и отборник давления, размещенный на корпусе термометра датчика температуры «эталонной» жидкости, расположены на одном уровне в нижней части петли. Устройство снабжено расположенным на одном уровне с упомянутыми отборниками давления дополнительным отборником давления, установленным на нисходящей ветви петлеобразной трубы, второй датчик разности давления подключен импульсными трубками с «эталонной» жидкостью к дополнительному отборнику давления на нисходящей ветви и к отборнику давления на восходящей ветви, а первый датчик разности давления подключен к отборнику давления на нисходящей ветви и к отборнику давления, размещенному на корпусе термометра, соединенного с верхним отборником давления на горизонтальном участке петли, расположенным симметрично относительно плеч нисходящей и восходящей ветвей петлеобразной трубы, при этом плотность жидкости или газа определяется соответственно по прилагаемым формулам.Known densitometer-flow meter contains a loop-shaped pipe of equal cross section, consisting of ascending, horizontal and descending branches, three pressure collectors mounted respectively on the ascending, horizontal and descending branches of the loop-shaped pipe, the first and second pressure difference sensors, absolute pressure sensor, temperature sensor , temperature sensor of the “reference” fluid, a pressure selector located on the thermometer housing of the temperature sensor of the “reference” fluid, impulse tubes with a “reference” the liquid, perceiving the pressure of the working medium directly by the contact method, and the recording unit, while the pressure samples installed on the ascending, descending branches of the loop-shaped pipe and the pressure sampler located on the thermometer body of the temperature sensor of the “reference” liquid are located at the same level in the lower part of the loop . The device is equipped with an additional pressure sampler located at the same level as the pressure samplers installed on the descending branch of the loop-shaped pipe, the second pressure difference sensor is connected by impulse tubes with a “reference” liquid to the additional pressure sampler on the descending branch and to the pressure sampler on the ascending branch, and the first the pressure difference sensor is connected to the pressure sampler on the descending branch and to the pressure sampler located on the thermometer body connected to the upper discharge rnikom pressure on the horizontal portion of the loop, disposed symmetrically with respect to the shoulders descending and ascending branches of the loop-shaped pipe, while the density of the liquid or gas is determined respectively by the appended claims.

Недостаток известного средства заключается в невозможности измерения малых расходов маловязких и вязких жидкостей, что ограничивает функциональные возможности плотномера-расходомера.A disadvantage of the known means is the impossibility of measuring low flow rates of low-viscosity and viscous liquids, which limits the functionality of the density meter-flowmeter.

Задача заявляемой полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей средства измерения за счет обеспечения с повышенной точностью измерений параметров маловязких и вязких жидкостей (текучих сред) с малым расходом течения потока в трубопроводе.The objective of the claimed utility model is to expand the functionality of the measuring instrument by providing with increased accuracy the measurement of low-viscous and viscous liquids (fluids) with a low flow rate in the pipeline.

Указанная задача решается тем, что устройство для измерения параметров маловязких и вязких текучих сред в трубопроводе, содержащее петлеобразную трубу равного сечения, состоящую из восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвей, нижние отборники давления, установленные на одном уровне, соответственно, на восходящей и нисходящей ветвях петлеобразной трубы, дополнительный отборник давления, установленный на нисходящей ветви, первый и второй датчики разности давления, датчик абсолютного давления, датчик температуры «эталонной» жидкости, импульсные трубки с «эталонной» жидкостью, воспринимающей давление текучей среды непосредственно контактным методом, и регистрирующий блок, при этом первый датчик разности давления подключен импульсными трубками с «эталонной» жидкостью к дополнительному отборнику давления на нисходящей ветви и к отборнику давления на восходящей ветви, а второй датчик разности давления подключен к отборникам давления на нисходящей ветви,This problem is solved in that the device for measuring the parameters of low-viscous and viscous fluids in the pipeline, containing a loop-shaped pipe of equal cross-section, consisting of ascending, horizontal and descending branches, lower pressure taps installed at the same level, respectively, on the ascending and descending branches of the loop-shaped pipes, additional pressure tester installed on the descending branch, the first and second pressure difference sensors, absolute pressure sensor, temperature of the "reference" liquid impulse tubes with a “reference” fluid that receives the pressure of the fluid directly by the contact method, and a recording unit, wherein the first pressure difference sensor is connected by impulse tubes with a “reference” fluid to an additional pressure tester on the descending branch and to a pressure tester on the ascending branch, and the second pressure difference sensor is connected to pressure taps on the descending branch,

в отличие от известного, в трубопроводе на входе восходящей петли размешены конфузор с калиброванным участком диаметром d₀ и датчик гидростатического давления, установленный в крышке отвода трубопровода на входе восходящей петли, при этом в крышке выполнено отверстие для сообщения текучей среды с диафрагмой датчика гидростатического давления, выходное отверстие калиброванного участка диаметром d₀ обращено в сторону мембраны датчика гидростатического давления и расположено от нее на расстоянии

=d₀, дополнительный отборник давления на нисходящей ветви установлен в верхней ее части на высоте h от уровня расположения нижних отборников давления, импульсные трубки с «эталонной» жидкостью размещены вне петлеобразной трубы, кроме того, регистрирующий блок снабжен программой для измерения и расчета плотности, скоростного напора потока, массового и объемного расходов, вязкости, скорости потока и компонентного объема для смешивающихся двухкомпонентных маловязких и вязких текучих сред. В верхней части измерительных ветвей установлена емкость с «эталонной» жидкостью, поддерживающая уровень «эталонной» жидкости в импульсных трубках, на которой установлен датчик температуры «эталонной» жидкости.unlike the well-known, a confuser with a calibrated section with a diameter of d ₀ and a hydrostatic pressure sensor installed in the pipe outlet cover at the inlet of the ascending loop are placed in the pipeline at the inlet of the ascending loop, and a hole is made in the cap for the fluid to communicate with the diaphragm of the hydrostatic pressure sensor, the outlet of the calibrated section with a diameter of d ₀ faces the membrane of the hydrostatic pressure sensor and is located at a distance from it

= d ₀ , an additional pressure tester on the descending branch is installed in its upper part at a height h from the location of the lower pressure taps, impulse tubes with a “reference” liquid are placed outside the loop-shaped tube, in addition, the recording unit is equipped with a program for measuring and calculating the density, flow rate head, mass and volumetric flow rates, viscosity, flow rate and component volume for miscible two-component low-viscosity and viscous fluids. In the upper part of the measuring branches, a container with a “reference” liquid is installed that maintains the level of the “reference” liquid in the impulse tubes, on which a temperature sensor of the “reference” liquid is mounted.

На фигуре изображено заявляемое устройство.The figure shows the inventive device.

Устройство для измерения параметров маловязких и вязких текучих сред, содержит петлеобразную трубу, состоящую из восходящей 1, горизонтальной 2 и нисходящей 3 ветвей, импульсные трубки 4, заполненные «эталонной» жидкостью, непосредственно контактирующей с текучей средой, но не смешивающейся с ней, например кремнеорганической, имеющей известные коэффициенты объемного расширения и сжатия, два отборника давления, расположенные на одном уровне 5 и 6 в нижней части петли, дополнительный отборник давления 7 расположен вверху на нисходящей ветви 3 на расстоянии h от уровня расположения нижних отборников давления. При этом отборник давления 6 установлен на восходящей ветви 1, отборники давления 5 и 7 - на нисходящей ветви 3.A device for measuring the parameters of low-viscous and viscous fluids, contains a loop-shaped tube consisting of ascending 1, horizontal 2 and descending 3 branches, impulse tubes 4, filled with a "reference" fluid that is directly in contact with the fluid, but not miscible with it, such as organosilicon having known coefficients of volume expansion and compression, two pressure taps located at the same level 5 and 6 in the lower part of the loop, an additional pressure tester 7 is located at the top on the descending branch 3 at a distance h from the location of the lower pressure testers. In this case, the pressure selector 6 is installed on the ascending branch 1, the pressure selectors 5 and 7 - on the descending branch 3.

Два датчика разности давления 8 (первый) и 9 (второй) связаны с восходящей ветвью 1 и нисходящей ветвью 3 следующим образом: «минусовая» камера датчика разности давления 8 посредством импульсной трубки с «эталонной» жидкостью и вентиля 10 и соединена с отборником давления 6 на восходящей ветви 1, а «плюсовая» камера указанного датчика посредством импульсной трубки с «эталонной» жидкостью и вентилей 11, 12 и 13 соединена с дополнительным отборником давления 7 на нисходящей ветви 3. «Минусовая» камера датчика разности давления 9 соединена импульсной трубкой с вентилем 14 с отборником давления 5 на нисходящей ветви, а «плюсовая» камера указанного датчика посредством вентиля 12 соединена с отборником давления 7 на нисходящей 3 В месте контакта «эталонной» жидкости и текучей средой в отборниках давления выполнены мини-камеры для передачи давления.Two pressure difference sensors 8 (first) and 9 (second) are connected to the ascending branch 1 and descending branch 3 as follows: the “minus” chamber of the pressure difference sensor 8 is connected via a pulse tube with a “reference” liquid and valve 10 and connected to a pressure selector 6 on the ascending branch 1, and the “positive” chamber of the indicated sensor is connected via an impulse tube with the “reference” liquid and valves 11, 12 and 13 to an additional pressure selector 7 on the descending branch 3. The “negative” chamber of the pressure difference sensor 9 is connected pulse a tube with a valve 14 with a pressure sampler 5 on the descending branch, and the “plus” chamber of the indicated sensor is connected via a valve 12 to the pressure sampler 7 on the descending 3. Mini-chambers for transmitting pressure are made in the place of contact of the “reference” liquid and the fluid in the pressure samplers .

Устройство снабжено датчиком гидростатического давления 15, установленным в крышке 16 отвода трубопровода на входе восходящей петли 1, в которой выполнено отверстие d_м для сообщения текучей среды Q с мембраной 17 датчика 15 гидростатического давления, а в верхней части измерительных ветвей установлена емкость 18 с «эталонной» жидкостью, поддерживающая уровень «эталонной» жидкости в импульсных трубках, на которой установлен датчик температуры 19 «эталонной» жидкости, при этом в трубопроводе на входе восходящей петли 1 установлен конфузор 20 с калиброванным участком, выходное отверстие 21 которого диаметром d₀, обращено в сторону мембраны 17 диаметром d_м датчика гидростатического давления 15 и расположено от нее на расстоянии

=d₀, выбранном экспериментальным путем, а импульсные трубки с «эталонной» жидкостью отборников давления 5, 6 и 7 размещены вне петлеобразной трубы. Датчик абсолютного давления 22 текучей среды с вентилем 23 установлен на прямом участке в начале восходящей ветви 1.The device is equipped with a hydrostatic pressure sensor 15 installed in the cover 16 of the pipe outlet at the inlet of the ascending loop 1, in which a hole d _{m is made} for communicating the fluid Q with the membrane 17 of the hydrostatic pressure sensor 15, and a container 18 with a “reference” is installed in the upper part of the measuring branches "A liquid that maintains the level of the" reference "liquid in the impulse tubes, on which the temperature sensor 19 of the" reference "liquid is mounted, while in the pipeline at the inlet of the ascending loop 1 there is a confuser 20 s alibrovannym portion, an outlet 21, which diameter d _0, faces towards the membrane 17 with a diameter d _m of hydrostatic pressure sensor 15 and is disposed at a distance from it

= d ₀ , selected experimentally, and impulse tubes with a "reference" fluid

pressure sampling devices

5, 6 and 7 are placed outside the loop-shaped pipe. The absolute pressure sensor 22 of the fluid with the valve 23 is installed in a straight section at the beginning of the ascending branch 1.

Два датчика разности давления 8 и 9, датчик гидростатического давления 15, датчик температуры 19 «эталонной» жидкости, датчик абсолютного давления 22 соединены с регистрирующим блоком 24 (БОИ - блок обработки информации), который по заложенной в нем программе рассчитывает плотность, скоростной напор потока, массовый и объемный расходы, вязкость, скорость потока и компонентный объем для смешивающихся двухкомпонентных маловязких и вязких текучих сред по формулам:Two pressure difference sensors 8 and 9, a hydrostatic pressure sensor 15, a temperature sensor 19 of the “reference” liquid, an absolute pressure sensor 22 are connected to the recording unit 24 (BOI - information processing unit), which calculates the density and flow rate head according to the program laid down in it , mass and volumetric flow rates, viscosity, flow rate and component volume for miscible two-component low-viscosity and viscous fluids according to the formulas:

,

,

,

Где:Where:

ρ_ж - плотность жидкости, ^кг/_м ³,ρ _W - the density of the liquid, ^kg / _m ³ ,

ρ_tэm - плотность «эталонной» жидкости, при 20 град Цельсия, ^кг/_м ³,ρ _tem is the density of the "reference" fluid, at 20 degrees Celsius, ^kg / _m ³ ,

ΔР₁ - перепад давления между «плюсовой» и «минусовой» камерами датчика раности давления P₁, Па,ΔP ₁ - pressure difference between the "plus" and "minus" chambers of the pressure sensor P ₁ , Pa,

ΔР_mp - потери давления на трение между точками отбора давления «минусовых» камер датчиков разности давления P₁ и Р₂, Па,ΔР _mp - pressure loss due to friction between the pressure selection points of the "minus" chambers of the pressure difference sensors P ₁ and P ₂ , Pa,

g - ускорение свободного падения, ^м/_с ²,g is the acceleration of gravity, ^m / _s ² ,

h - расстояние между точками отбора давления «минусовой» и «плюсовой» камерами датчика разности давления P_l, м,h is the distance between the points of pressure selection "minus" and "plus" cameras of the pressure difference sensor P _l, m,

V_ж - скорость потока жидкости в петлеобразной трубе равного сечения d, м/сV _W - fluid flow rate in a loop-shaped pipe of equal cross section d, m / s

ΔР₃ - разность давлений между «минусовой» и «плюсовой» камерами гидростатического датчика Р₃ разности давлений, установленного на входе восходящей ветви, Па,ΔP ₃ - the pressure difference between the "minus" and "plus" cameras of the hydrostatic sensor P ₃ the pressure difference installed at the input of the ascending branch, Pa,

d_м - диаметр мембраны гидростатического датчика Р₃ разности давлений, м,d _m - the diameter of the membrane of the hydrostatic sensor P ₃ differential pressure, m,

d - диаметр петлеобразной трубы, м,d is the diameter of the loop-shaped pipe, m,

d₀ - диаметр калиброванного участка конфузора 20, м,d ₀ - the diameter of the calibrated section of the confuser 20, m,

V₀ - скорость потока жидкости в калиброванном участке, d₀,V ₀ is the fluid flow rate in the calibrated section, d ₀ ,

_ж - объемный расход, м³/сут,

_W - volumetric flow rate, m ³ / day,

М_ж - массовый расход, т/сут,M _W - mass flow rate, t / day,

- вязкость потока измеряемой жидкости, сСт,

- viscosity of the measured fluid flow, cSt,

L_cp - средняя суммарная длина восходящей, горизонтальной и нисходящей петель между точками отбора давления «минусовых» камер датчиков разности давлений P₁ иР₂, м,L _cp - the average total length of the ascending, horizontal and descending loops between the pressure selection points of the "minus" chambers of the pressure difference sensors P _{1 and} P ₂ , m,

₂ - компонентный объем второй составляющей двухкомпонентной смеси жидкости, м³,

₂ - component volume of the second component of a two-component mixture of liquid, m ³ ,

₁ - компонентный объем первой составляющей двухкомпонентной смеси жидкости, м³,

₁ - component volume of the first component of a two-component mixture of liquid, m ³ ,

_вж - объемный расход вязких текучих жидкостей, м³/сут,

_Vzh - volumetric flow rate of viscous fluid liquids, m ³ / day,

М_вж - массовый расход вязких текучих жидкостей, т/сут.M _vzh - mass flow rate of viscous fluid liquids, t / day.

Вентиль 25 - сливной, а вентиль 26 - отводной. Вентили 27 и 28 служат для соединения с импульсной трубкой 4 и с емкостью 18, поддерживающей уровень «эталонной» жидкости в импульсных трубках.Valve 25 is a drain valve and valve 26 is a discharge valve. Valves 27 and 28 are used to connect to the impulse tube 4 and with a capacity 18 that maintains the level of the "reference" fluid in the impulse tubes.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При транспортировке устройства вентили 13, 14, 23, 25, 26, закрыты, а вентили 10, 11, 12, 27 и 28 открыты.When transporting the device, valves 13, 14, 23, 25, 26 are closed, and valves 10, 11, 12, 27, and 28 are open.

В рабочем состоянии вентили 13, 14, 23, 10, 11, 12, 27 и 28 открыты, а вентили 25, 26 закрыты.In operating condition, the valves 13, 14, 23, 10, 11, 12, 27 and 28 are open, and the valves 25, 26 are closed.

Поток среды «Q» поступает на вход восходящей ветви 1, где датчиком абсолютного давления 22 измеряется давление рабочей среды Р_а, Выходя из конфузора 20, поток ударяет в мембрану 17 гидростатического датчика давления 15, с которого снимается ΔР₃ - разность давлений между его «минусовой» и «плюсовой» камерами и передается в БОИ 24.Feed medium «Q» is input to the ascending branch 1, wherein an absolute pressure sensor 22 is measured fluid pressure P _A; yield from converger 20, the stream strikes the diaphragm 17, the hydrostatic pressure sensor 15, from which removed .DELTA.P ₃ - the pressure difference between its " minus "and" plus "cameras and is transmitted to BOI 24.

Далее поток поднимается по восходящей ветви 1, при этом отборник давления 6 передает давление на датчик разности давления 8 в его «минусовую» камеру, и поступает через горизонтальную линию 2 в нисходящую линию 3, где через отборник давления 7 давление передается в «плюсовую» камеру датчика разности давления 9, показание которого поступает в БОИ 24. Далее рабочая среда опускается по нисходящей ветви 3 и ее давление через отборник давления 5 передается в «минусовую» камеру датчика разности давления 9, показания которого поступают на БОИ 24, а давление этой же рабочей среды посредством импульсных трубок поступает в «плюсовую» камеру датчика разности давления 8. Температура «эталонной» жидкости измеряется термометром 19 и передается в БОИ 24.Further, the flow rises along the ascending branch 1, while the pressure selector 6 transfers pressure to the pressure difference sensor 8 to its “negative” chamber, and enters through the horizontal line 2 to the downward line 3, where pressure is transmitted to the “positive” chamber through the pressure selector 7 the pressure difference sensor 9, the reading of which is supplied to the BOI 24. Next, the working medium is lowered along the descending branch 3 and its pressure is transmitted through the pressure selector 5 to the “negative” chamber of the pressure difference sensor 9, the readings of which are sent to the BOI 24, and the pressure The same working medium is supplied by impulse tubes to the “positive” chamber of the pressure differential pressure sensor 8. The temperature of the “reference” liquid is measured by a thermometer 19 and transferred to BOI 24.

В процессе измерения используется метод сравнения статических показателей «эталонной» жидкости с изменяющимися параметрами рабочей среды.In the measurement process, a method is used to compare the static indicators of the "reference" fluid with the changing parameters of the working medium.

Сущность измерения раскрывается в нижеприведенном примере расчета параметров рабочей среды.The essence of the measurement is disclosed in the following example calculation of the parameters of the working environment.

Во время измерения рабочая среда Q жидкости поступает на вход вертикальной ветви, в которой установлен конфузор 20 и гидростатический датчик давления 15, который измеряет перепад давления ΔР₃ - разность давлений между его «минусовой» и «плюсовой» камерами, зная которую, можно определить скорость потока жидкости в калиброванном участке трубы по формуле:During the measurement, the working fluid Q of the liquid enters the input of the vertical branch, in which the confuser 20 and the hydrostatic pressure sensor 15 are installed, which measures the pressure drop ΔР ₃ - the pressure difference between its “minus” and “plus” cameras, knowing which, you can determine the speed fluid flow in a calibrated pipe section according to the formula:

,

где:Where:

V₀ - скорость потока жидкости в калиброванном участке трубы, м/с, V ₀ - fluid flow rate in a calibrated pipe section, m / s,

ΔР₃ - разность давлений между «минусовой» и «плюсовой» камерами гидростатического датчика 15 Р₃ разности давлений, установленного на входе восходящей ветви, Па,ΔP ₃ - the pressure difference between the "minus" and "plus" chambers of the hydrostatic sensor 15 P ₃ the pressure difference installed at the input of the ascending branch, Pa,

d_м - диаметр мембраны 17 гидростатического датчика 15 Р₃ разности давлений, м,d _m - the diameter of the membrane 17 of the hydrostatic sensor 15 P ₃ the pressure difference, m,

d₀ - диаметр выходного отверстия 21 (калиброванного участка) конфузора 20, м.d ₀ - the diameter of the outlet 21 (calibrated section) of the confuser 20, m

Далее поток Q, проходя через горизонтальную ветвь и нисходящую ветвь, поступает на выход. При этом осуществляется измерение перепадов давления ΔP₁ на нисходящей ветви и потери давления на трение ΔР_mpмежду точками отбора 7 и 5, 6 давления на нисходящей и восходящей ветвях трубы при движении жидкости, а также температуры t_эт«эталонной» жидкости и абсолютного давления Р_а в трубопроводе. Так как плотность жидкости измеряется только на нисходящей ветви, то в формулы введены значения 0,5 ΔР_mp, тогда плотность жидкости определяется по следующей формуле, взятой из источника (3):Next, the flow Q, passing through a horizontal branch and a descending branch, enters the output. In this case, the pressure drops ΔP ₁ on the descending branch and the pressure loss on friction ΔР _mp between the sampling points 7 and 5, 6 of the pressure on the descending and ascending branches of the pipe when the fluid is moving, as well as temperature t _{et the} "reference" fluid and absolute pressure P are measured _but in the pipeline. Since the density of the liquid is measured only on the descending branch, the values of 0.5 ΔP _{mp are} entered in the formulas, then the density of the liquid is determined by the following formula taken from the source (3):

,

где:Where:

ρ_ж - плотность жидкости,^кг/_м ³,ρ _W - the density of the liquid, ^kg / _m ³ ,

ρ_tэm - плотность «эталонной» жидкости, при 20 град Цельсия, ^кг/_м ³, величина известная,ρ _tem is the density of the "reference" fluid, at 20 degrees Celsius, ^kg / _m ³ , the known value,

ΔP₁ - перепад давления между «плюсовой» и «минусовой» камерами датчика разности давления P₁, Па, измеряемый датчиком разности давления 9 и регистрируемый БОИ 24,ΔP ₁ - pressure difference between the "plus" and "minus" chambers of the differential pressure sensor P ₁ , Pa, measured by the differential pressure sensor 9 and recorded BOI 24,

ΔР_mp - потери давления на трение между точками отбора давления «минусовых» камер датчиков разности давления Р₁ и P₂, Па, регистрируемый БОИ 24,ΔР _mp - pressure loss due to friction between the pressure points of the "minus" chambers of the pressure difference sensors P ₁ and P ₂ , Pa, registered by BOI 24,

h - расстояние между точками отбора давления «минусовой» и «плюсовой» камерами датчика 9 разности давления Р₁, м.h is the distance between the points of pressure selection "minus" and "plus" cameras of the sensor 9 of the pressure difference P ₁ , m

Объемный и массовый расход определяются, исходя из известного значения ΔP₃ по формулам, взятым из источника (3):The volumetric and mass flow rate are determined based on the known ΔP ₃ value according to the formulas taken from the source (3):

,

где:Where:

_ж - объемный расход жидкости, м³/сут,

_g - volumetric flow rate, m ³ / day,

М_ж - массовый расход жидкости, т/сут.M _W - mass flow rate, t / day.

Для определения коэффициента гидравлического сопротивления λ по длине петли L_cp определяем потери на трения по длине этой петли:To determine the coefficient of hydraulic resistance λ along the length of the loop L _{cp, we} determine the friction loss along the length of this loop:

, отсюда находим

, from here we find

,

где:Where:

λ - коэффициент гидравлического сопротивления, безразмерная величина.λ is the coefficient of hydraulic resistance, dimensionless quantity.

Известна формула определения коэффициента гидравлического сопротивления λ (А.Д. Альтшуль, Л.С. Животовский, Л.П. Иванов. Гидравлика и аэродинамика. М., Стройиздат, 1985 г.):The known formula for determining the coefficient of hydraulic resistance λ (A.D. Altshul, L.S. Zhivotovsky, L.P. Ivanov. Hydraulics and aerodynamics. M., Stroyizdat, 1985):

.

В формулу 12 подставляем значение λ из формулы 11 и находим вязкость

потока жидкости:In formula 12 we substitute the value of λ from formula 11 and find the viscosity

fluid flow:

, после преобразования получаем:

, after the conversion we get:

,

где:Where:

- вязкость, сСт.

- viscosity, cSt.

К_э - коэффициент шероховатости, мм.To _e - roughness coefficient, mm.

Отношением

из-за малой величины пренебрегаем, так как внутреннюю поверхность труб измерительных ветвей выполняют гладкими.Attitude

because of the small size, we neglect it, since the inner surface of the pipes of the measuring branches is smooth.

Зная объемный расход жидкости

_ж и плотность жидкости ρ_ж, а также плотности отдельных жидкостей, входящих в состав смеси, (например, вода - ρ₁, спирт - ρ₂), можно определить

₂ - компонентный объем второй составляющей двухкомпонентной смеси жидкости (источник известности-5),Knowing the volumetric flow rate

_Well and the density of the liquid ρ _W , as well as the density of the individual liquids that make up the mixture (for example, water - ρ ₁ , alcohol - ρ ₂ ), you can determine

₂ - component volume of the second component of a two-component mixture of liquid (source of fame-5),

,

,

тогда:then:

₁ - компонентный объем первой составляющей двухкомпонентной смеси жидкости находим из выражения:

₁ - the component volume of the first component of a two-component mixture of liquids is found from the expression:

.

Для определения объемного и массового расхода вязких текучих жидкостей

_вж, М_вж используем следующие формулы, взятые из источника (4):For determination of volumetric and mass flow rate of viscous fluid liquids

_vzh , M _{vzh we} use the following formulas taken from the source (4):

,

.

Особенностью конструкции является то, что для измерения параметров маловязких жикостей (до 80 Сст) используют датчики разности давления 8, 9 и 15, которые предназаначены для измерения плотности ρ_ж, расхода

_ж, М_ж.A design feature is that for measuring the parameters of low viscosity fluids (up to 80 CST),

pressure difference sensors

8, 9 and 15 are used, which are designed to measure the density ρ _w , flow rate

_Well , M _Well .

При измерении параметров вязких сред (>80-100 Сст, например, «тяжелая» нефть) используют датчики разности давления 8 и 9 для измерения параметров:

_вж, М_вж.When measuring parameters of viscous media (> 80-100 CST, for example, “heavy” oil),

pressure difference sensors

8 and 9 are used to measure parameters:

_vzh , M _vzh .

Таким образом, расширяется функциональная возможность устройства за счет способности с достаточной точностью измерять параметры текучих сред с различной вязкостью и состава с малым расходом течения потока.Thus, the functionality of the device is expanded due to the ability to measure with sufficient accuracy the parameters of fluids with different viscosities and compositions with a low flow rate.

Кроме того, устройство снабжено емкостью с «эталонной» жидкостью, которая поддерживает уровень жидкости в импульсных трубках в случае испарения или протечек, что повышает точность измерения за счет стабильности этого уровня, при этом импульсные трубки установлены снаружи измерительных ветвей и не перекрывают проходное сечение, в результате поток вязкой жидкости беспрепятственно проходит по измерительной петле, что также влияет на результаты измерений.In addition, the device is equipped with a container with a “reference” liquid that maintains the liquid level in the impulse tubes in case of evaporation or leakage, which increases the accuracy of the measurement due to the stability of this level, while the impulse tubes are installed outside the measuring branches and do not overlap the passage section, in As a result, the flow of a viscous fluid flows unhindered through the measuring loop, which also affects the measurement results.

Источники информации:Information sources:

1. Плотномер для жидких сред. Авт. свид. СССР №1325328, опубл. Бюл. №27, 23.07.1987 г.1. Density meter for liquid media. Auth. testimonial. USSR No. 1325328, publ. Bull. No. 27, 07/23/1987

2. Плотномер жидких или газообразных сред. Пат. РФ №67263, G01N 9/26, приор. 24.05.2007 г., опубл. 10.10.2007 г., Бюл. №28.2. Density meter of liquid or gaseous media. Pat. RF №67263, G01N 9/26, prior. May 24, 2007, publ. 10/10/2007, bull. No. 28.

3. Плотномер-расходомер жидких или газообразных сред. Пат. РФ 2359247, G01N 9/26, приор. 19.11.2007 г., опубл. 20.06.2009 г.3. Density meter-flowmeter of liquid or gaseous media. Pat. RF 2359247, G01N 9/26, prior. November 19, 2007, publ. 06/20/2009

4. Альтшуль А.Д., Животовский Л.С., Иванов Л.П. Гидравлика и аэродинамика. М., Стройиздат, 1985 г.4. Altshul A.D., Zhivotovsky L.S., Ivanov L.P. Hydraulics and aerodynamics. M., Stroyizdat, 1985

5. Анализаторы газов и жидкостей. Пер. с чешского под редакцией Арутюнова О.С. «Энергия», М., 1970 г.5. Analyzers of gases and liquids. Per. from Czech edited by Arutyunova OS "Energy", M., 1970

6. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Справочник. Л., «Машиностроение», 1979 г.6. Kremlin P.P. Flow meters and quantity counters. Directory. L., "Engineering", 1979

Claims

1. A device for measuring parameters of low-viscous and viscous fluids in the pipeline, containing a loop-shaped pipe of equal cross-section, consisting of ascending, horizontal and descending branches, lower pressure taps installed at the same level respectively on the ascending and descending branches of the loop-shaped pipe, an additional pressure tester, mounted on the descending branch, the first and second pressure difference sensors, absolute pressure sensor, temperature sensor of the "reference" fluid, impulse tubes with the "reference" a liquid that receives the pressure of the measured medium directly by the contact method, and a recording unit, while the first pressure difference sensor is connected by impulse tubes with a “reference” liquid to an additional pressure sampler on the descending branch and to the pressure sampler on the ascending branch, and the second pressure difference sensor is connected to pressure selectors on the descending branch, characterized in that a confuser with a calibrated section of diameter d ₀ and a hydrostatic sensor are placed in the pipeline at the inlet of the ascending loop pressure, installed in the cover of the pipe outlet at the entrance of the ascending loop, while in the cover there is a hole for fluid communication with the diaphragm of the hydrostatic pressure sensor, while the outlet of the calibrated section with a diameter of d ₀ faces the hydrostatic pressure sensor membrane and is located on it distance

, an additional pressure sampler on the descending branch is installed in its upper part at a height h from the location of the lower pressure samplers.

2. A device for measuring parameters of low-viscous and viscous liquids in a pipeline according to claim 1, characterized in that a container with a “reference” liquid is installed in the upper part of the measuring branches, which maintains the level of the “reference” liquid in the impulse tubes, on which the temperature sensor is installed " reference "fluid, and impulse tubes with a" reference "fluid are placed outside the loop-shaped tube.

3. A device for measuring the parameters of low-viscous and viscous liquids in a pipeline according to claim 1, characterized in that the recording unit is equipped with a program for measuring and calculating density, flow rate, mass and volumetric flow rates, viscosity, flow rate and component volume for miscible two-component low viscosity and viscous fluids.