RU2184958C2

RU2184958C2 - Device determining moisture content of liquid media, predominantly, oil and oil products

Info

Publication number: RU2184958C2
Application number: RU2000101396A
Authority: RU
Inventors: С.А. Бургун; В.А. Гершгорен; А.В. Пискарев
Original assignee: Бургун Сергей Анатольевич; Гершгорен Владимир Аронович; Пискарев Александр Валерьевич
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2000-01-24
Publication date: 2002-07-10

Abstract

FIELD: measurement technology, analytical instrumentation. SUBSTANCE: invention is related to equipment measuring water content in oil. Device has hollow body, electrode unit and electron converter. Cylindrical body of device has holder in the form of ring encompassing body along generating line and dividing body into two parts: one submerged in flow of tested medium and outer one located outside of flow. Electron unit is housed inside body on side of its outer butt. Electrodes are brought outside of limits of cylindrical body, are its continuation in longitudinal direction and come in the form of alternating potential and grounded flat plates delineated on outside by metal plates with soft bending of butt side which follows bending of pipe-line with flow of tested medium. EFFECT: reduced mass and size characteristics of device. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в аналитическом приборостроении, в средствах измерения, предназначенных для определения влажности в жидких средах, преимущественно для определения содержания воды в нефти и нефтепродуктах, а также в газовом конденсате. The invention relates to measuring technique and can be used in analytical instrumentation, in measuring instruments designed to determine humidity in liquid media, mainly for determining the water content in oil and oil products, as well as in gas condensate.

Известны устройства для измерения содержания воды (патенты СССР 1821715, 1774243, 2024862, кл. G 01 N 27/22, патент США 4774680, кл. G 01 N 27/22). Они содержат трубчатый заземленный электрод со средствами соединения его с трубопроводом, преимущественно фланцами. Он же выполняет роль корпуса. Второй электрод (потенциальный) расположен внутри корпуса и покрыт диэлектрической оболочкой. Known devices for measuring water content (USSR patents 1821715, 1774243, 2024862, class G 01 N 27/22, US patent 4774680, class G 01 N 27/22). They contain a tubular grounded electrode with means for connecting it to the pipeline, mainly flanges. He performs the role of the corps. The second electrode (potential) is located inside the housing and is covered with a dielectric sheath.

Недостатком данных конструкций является большая масса и крупные габариты, обусловленные необходимостью иметь одинаковый диаметр трубчатой части измерительных устройств и трубопровода с соответствующими фланцами. Это в 3-6 раз увеличивает массу устройств в сравнении с измерительной частью прибора. The disadvantage of these designs is the large mass and large dimensions, due to the need to have the same diameter of the tubular part of the measuring devices and the pipeline with the corresponding flanges. This 3-6 times increases the mass of devices in comparison with the measuring part of the device.

Известно также устройство для преобразования значений влажности нефти и нефтепродуктов в значение электрической емкости (патент России 2034287, кл. G 01 N 27/22, приоритет 22 июня 1992 года). Оно включает трубчатый электрод 1 со средствами соединения его с трубопроводом, по которому протекает контролируемая углеводородная среда (нефть или продукт ее переработки), которые, как правило, представлены в виде фланцев. Внутри трубчатого электрода, коаксиально с ним, расположен стержневой электрод, зафиксированный в требуемом положении с помощью держащего элемента, включающего внешнюю втулку с резьбой, с помощью которой держащий элемент крепится к трубчатому электроду, и соединенную с ней радиальными перемычками внутреннюю обжимную втулку, обеспечивающую закрепление стержневого электрода внутри трубчатого электрода без перемещения стержневого электрода вдоль его оси. Со стержневым электродом жестко соединен радиально расположенный выводной стержень. Такое соединение обеспечивает контакт между деталями и позволяет использовать выводной стержень как средство фиксации второго конца стержневого электрода. Стержневой электрод и выводной стержень имеют изоляцию в виде нанесенного на них сплошного слоя диэлектрического покрытия. Герметизацию трубчатого электрода в месте прохода выводного стержня обеспечивает резиновая втулка, зажатая посредством гайки в корпусе сальника, прикрепленного к трубчатому электроду. Стержневой электрод и трубчатый электрод, образующие цилиндрический конденсатор, включены в схему измерительного блока, закрепленного снаружи на трубчатом электроде. При работе устройства нефть, содержащая воду, проходит в пространстве между стержневым электродом и трубчатым электродом, при этом, в зависимости от содержания воды в жидкой среде (нефти), меняется диэлектрическая проницаемость среды, разделяющей электроды, и пропорционально изменяется электрическая емкость конденсатора, образуемого электродами. Изменение электрической емкости воспринимается электрическим блоком, который выдает информацию о содержании воды в нефти. Данное устройство имеет электронный преобразователь, размещенный в корпусе, который, в свою очередь, расположен на трубчатом электроде. Теплоизоляция данных устройств несколько осложнена по причине выноса электронной части за пределы основного корпуса. A device is also known for converting moisture values of oil and oil products into the value of electric capacity (Russian patent 2034287, CL G 01 N 27/22, priority June 22, 1992). It includes a tubular electrode 1 with means for connecting it to a pipeline through which a controlled hydrocarbon medium (oil or a product of its processing) flows, which, as a rule, is presented in the form of flanges. Inside the tubular electrode, coaxially with it, there is a rod electrode fixed in the required position by means of a holding element, including an external sleeve with a thread, with which the holding element is attached to the tubular electrode, and an internal crimping sleeve connected to it by radial jumpers, which secures the rod the electrode inside the tubular electrode without moving the rod electrode along its axis. A radially located output rod is rigidly connected to the rod electrode. This connection provides contact between the parts and allows you to use the output rod as a means of fixing the second end of the rod electrode. The rod electrode and the lead rod are insulated in the form of a continuous layer of dielectric coating. The sealing of the tubular electrode at the passage of the outlet rod is provided by a rubber sleeve clamped by means of a nut in the stuffing box attached to the tubular electrode. A rod electrode and a tubular electrode forming a cylindrical capacitor are included in the circuit of the measuring unit mounted externally to the tubular electrode. During operation of the device, oil containing water passes in the space between the rod electrode and the tubular electrode, and, depending on the water content in the liquid medium (oil), the dielectric constant of the medium separating the electrodes changes and the capacitance of the capacitor formed by the electrodes proportionally changes . The change in electrical capacitance is perceived by the electrical unit, which provides information about the water content in oil. This device has an electronic converter located in the housing, which, in turn, is located on the tubular electrode. Thermal insulation of these devices is somewhat complicated due to the removal of the electronic part outside the main body.

Однако если использовать данное устройство для контроля влажности всей жидкости, протекающей через трубопровод высокого давления (полнопоточный вариант), то с увеличением сечения трубопровода масса и металлоемкость такого датчика существенно возрастают. Это требует применения специальной техники для транспортирования, монтажа и технического обслуживания устройств, а также громоздких и металлоемких установок для их градуировки и поверки. However, if you use this device to control the moisture content of all liquid flowing through a high-pressure pipeline (full-flow version), then with an increase in the cross-section of the pipeline, the mass and metal consumption of such a sensor increase significantly. This requires the use of special equipment for transportation, installation and maintenance of devices, as well as bulky and metal-intensive installations for their calibration and verification.

Наиболее близким к заявляемому устройству является прибор, заявленный в патенте WO 85/01352. Это прибор для измерения влажности нефти и подобных сред, имеющий внутренний электрод цилиндрической формы и наружный электрод в виде трубы, соединенной последовательно с трубопроводом. Электрические выводы электродов и внешнего электрода (трубы) соединены с генератором колебаний, имеющим температурную компенсацию. Прибор имеет конструкцию в виде двух круглых тел: протяженного цилиндра, являющегося частью трубопровода, и перпендикулярного ему узла в центральной части прибора, вмонтированного без нарушения герметизации трубопровода и обеспечивающего электрическую изоляцию выводимого сквозь него электрода. Closest to the claimed device is the device claimed in patent WO 85/01352. This is a device for measuring the humidity of oil and similar media, having an internal electrode of a cylindrical shape and an external electrode in the form of a pipe connected in series with a pipeline. The electrical leads of the electrodes and the external electrode (pipe) are connected to an oscillation generator having temperature compensation. The device has a design in the form of two round bodies: an extended cylinder, which is part of the pipeline, and a unit perpendicular to it in the central part of the device, mounted without violating the sealing of the pipeline and providing electrical isolation of the electrode drawn out through it.

Однако данный прибор не позволяет решить проблему унификации для трубопроводов разных диаметров, в том числе самых крупных, без существенного увеличения габаритов и массы самого прибора, поскольку неотъемлемой частью самого измерительного прибора является протяженная часть трубы с диаметром трубопровода. However, this device does not allow to solve the problem of unification for pipelines of different diameters, including the largest ones, without a significant increase in the dimensions and mass of the device itself, since an integral part of the measuring device itself is the extended part of the pipe with the diameter of the pipeline.

Кроме того, осложнена унификация подобных устройств, поскольку для трубопроводов различного сечения требуются соответствующие им по габаритам конструкции. In addition, the unification of such devices is complicated, since pipelines of various sections require structures corresponding to them in size.

Задачей изобретения является устранение названных недостатков. The objective of the invention is to remedy these disadvantages.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для определения влажности жидких сред, имеющем цилиндрический корпус, электродный узел и электронный преобразователь, корпус имеет держатель, выполненный в виде уплощенного кольца, охватывающего корпус по образующей, с возможностью его монтажа на трубопроводе, преимущественно с помощью фланцев, и разделяющий корпус на две части: погружаемую в поток исследуемой среды и внешнюю за пределами потока при этом, электронный преобразователь размещен внутри корпуса со стороны его внешнего торца, на котором установлена съемная крышка, а со стороны другого торца смонтирован электродный узел, выполненный в виде пакета чередующихся потенциальных и заземленных плоских пластин, вынесенных за пределы корпуса в продольном направлении. The essence of the invention lies in the fact that in a device for determining the humidity of liquid media having a cylindrical body, an electrode assembly and an electronic transducer, the body has a holder made in the form of a flattened ring covering the body along the generatrix, with the possibility of its installation on the pipeline, mainly using flanges, and dividing the housing into two parts: immersed in the flow of the test medium and external outside the flow at the same time, the electronic converter is placed inside the housing from the side of its external about the end face on which the removable cover is installed, and on the other end side the electrode assembly is mounted, made in the form of a packet of alternating potential and grounded flat plates, extended outside the housing in the longitudinal direction.

Заявляемое решение поясняется с помощью чертежа, где 1 - корпус, 2,3 - электроды, 4 - электронный преобразователь, 5 - крышка, 6 - выводы электродов, 7 - прокладка изолирующая, 8 - уголок поворотный, 9-11 - элементы уплотнительного узла, 10 - прокладка между фланцами трубопровода, не являющаяся частью заявляемого устройства, 12 - кабель, не являющийся частью заявляемого устройства, 13 - элемент поворота уголка, 14 - технологические пробки в крышке, 15 - изолятор, 16, 17, 18, 19 - узлы и детали трубопровода, не входящие в заявляемое устройство, а именно 16 - трубопровод, 17 - патрубок, 18 - фланец патрубка, 19 - ответный фланец, 20 - фиксатор уголка, 21 - уплотнительный элемент. The claimed solution is illustrated using the drawing, where 1 is the housing, 2,3 is the electrodes, 4 is the electronic transducer, 5 is the cover, 6 are the leads of the electrodes, 7 is the insulating gasket, 8 is the swivel corner, 9-11 are the elements of the sealing assembly, 10 - laying between the flanges of the pipeline, which is not part of the claimed device, 12 - cable, which is not part of the claimed device, 13 - corner rotation element, 14 - technological plugs in the cover, 15 - insulator, 16, 17, 18, 19 - nodes and pipeline details not included in the claimed device, namely 16 - pipeline, 17 - pipe, 18 - pipe flange, 19 - counter flange, 20 - angle bracket, 21 - sealing element.

Заявляемое устройство имеет корпус 1 в виде протяженного полого цилиндра с электродами 2 и 3, вынесенными за пределы корпуса со стороны торцевого конца в центральной части устройства. В этой части сквозь прокладку 7 осуществлено крепление, вывод и герметизация электродов во внутреннюю полость корпуса 1. Во внутренней полости корпуса со стороны внешнего торца помещен электронный преобразователь 4 на основе печатной платы, который соединен электрически с выводами 6 электродов 2 и 3. Со стороны внешнего торца корпуса 1 размещена крышка 5, установленная на резьбовом соединении. В центральной части выполнено отверстие для ввода соединительного кабеля, через который осуществляется вывод сигнала с электронного преобразователя 4 на блок обработки и индикации (не входящий в заявляемое устройство), а также электропитание преобразователя 4. На крышке 5 монтируется узел, обеспечивающий не только вывод соединительного кабеля 12, но и указывающий на ориентацию электродов относительно потока жидкости в трубопроводе 16. Данный указатель метка 13 конструктивно выполнен в виде сочленений уголка 8 и уплотнительного элемента 21, например, сальникового уплотнения. The inventive device has a housing 1 in the form of an extended hollow cylinder with electrodes 2 and 3, extended outside the housing from the end end in the Central part of the device. In this part, through the gasket 7, the electrodes are fastened, output and sealed into the internal cavity of the housing 1. An electronic converter 4 based on a printed circuit board is placed in the internal cavity of the housing from the external end face, which is electrically connected to the terminals 6 of the electrodes 2 and 3. From the external side the end of the housing 1 is a cover 5 mounted on a threaded connection. In the central part, a hole is made for the input of the connecting cable, through which the signal is output from the electronic converter 4 to the processing and indication unit (not included in the claimed device), as well as the power supply of the converter 4. A unit is mounted on the cover 5, which provides not only the output of the connecting cable 12, but also indicating the orientation of the electrodes relative to the fluid flow in the pipeline 16. This pointer mark 13 is structurally made in the form of joints of the corner 8 and the sealing element 21, For example, the packing.

Существенным отличительным признаком заявляемого устройства является наличие держателя 11 вблизи внешнего торцевого края, который в виде цилиндрического уплощенного кольца выступает за объем трубчатаго корпуса 1. A significant distinguishing feature of the claimed device is the presence of the holder 11 near the outer end edge, which in the form of a cylindrical flattened ring protrudes beyond the volume of the tubular body 1.

Это позволяет устанавливать заявляемое устройство для эксплуатации на трубопроводе 16 с обеспечением надежности. Держатель 11 заменяет фланец, который необходим в аналогичных устройствах для присоединения к трубопроводу 16. Отделение фланцев как монтажных элементов от высокочувствительной измерительной аппаратуры, каким служит заявляемое устройство, является перспективным шагом, поскольку позволяет существенно облегчить эксплуатацию и обслуживание заявляемого устройства. This allows you to install the inventive device for operation on the pipeline 16 with reliability. The holder 11 replaces the flange, which is necessary in similar devices for connecting to the pipeline 16. The separation of the flanges as mounting elements from the highly sensitive measuring equipment, which serves as the claimed device, is a promising step, since it can significantly facilitate the operation and maintenance of the claimed device.

Работа предлагаемого устройства осуществляется таким же образом, как и наиболее близким аналогом, но имеет свои особенности. Перед осуществлением работы необходимо провести следующий монтаж. На выбранном участке трубопровода 16 выполняется отверстие, в которое герметично трубопроводу монтируется патрубок 17, оканчивающийся фланцем 18, на котором помещено заявляемое устройство, плотно соприкасаясь с поверхностью фланца 18 через прокладку 10. Выступ-держатель 11 делит датчик в работающей системе на две части: погружаемую в среду и выступающую над ней. Следующим шагом осуществляют ориентацию электродов в трубопроводе с помощью уголка 8. Монтаж завершается установкой ответного фланца 19 и закреплением его для герметизации системы. При работе устройства с помощью электродов 2-3 предлагаемой конструкции, пронизывающих все сечение трубопровода 16, осуществляется контроль влажности всего потока жидкости, протекающей через трубопровод 16. Это является существенным преимуществом данного устройства. The work of the proposed device is carried out in the same way as the closest analogue, but has its own characteristics. Before carrying out the work, it is necessary to carry out the following installation. In a selected section of the pipeline 16, a hole is made in which the pipe 17 is sealed to the pipe, ending in a flange 18, on which the claimed device is placed, in close contact with the surface of the flange 18 through the gasket 10. The protrusion holder 11 divides the sensor in the working system into two parts: immersed on Wednesday and protruding above it. The next step is the orientation of the electrodes in the pipeline using the angle 8. Installation is completed by installing the counter flange 19 and fixing it to seal the system. When the device is operated using electrodes 2-3 of the proposed design, piercing the entire cross section of the pipe 16, the moisture content of the entire fluid flow through the pipe 16 is controlled. This is a significant advantage of this device.

Claims

A device for determining the humidity of liquid media having a cylindrical body, an electrode assembly and an electronic converter, characterized in that it has a holder made in the form of a flattened ring covering the housing along a generatrix, with the possibility of its mounting on the pipeline, mainly using flanges, and separating the housing into two parts: immersed in the flow of the test medium and external outside the flow, while the electronic transducer is placed inside the housing from the side of its external end, on which it is mounted a removable cover, and on the other end side an electrode assembly is mounted, made in the form of a packet of alternating potential and grounded flat plates, extended outside the housing in the longitudinal direction.