RU2198397C2

RU2198397C2 - Procedure controlling polyphase flow in pipe-line

Info

Publication number: RU2198397C2
Application number: RU2001105731/28A
Authority: RU
Inventors: ков О.Н. Куз; О.Н. Кузяков; С.А. Дудко
Original assignee: Тюменский государственный нефтегазовый университет
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2003-02-10

Abstract

FIELD: instrumentation, determination of type of polyphase flow in pipe-line in process of its operation. SUBSTANCE: in correspondence with given procedure polyphase flow in pipe-line is sonic tested by means of ultrasonic oscillations. Signals passed through flow and echo signals reflected from lack of continuity of polyphase flow are received, their amplitudes and times of arrival are measured and used to determine character of polyphase flow. In this case family of converters is arranged over circumference of pipe-line in one plane of its section, amplitudes and times of passage of passed- through and reflected signals are received and recorded at same time, are converted to digital form more convenient for processing and compared with set of digital standards corresponding to various polyphase flows stored in flash storage of microprocessor module. Comparison results determine character o polyphase flow. EFFECT: increased accuracy and informativity of control over polyphase flow. 1 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения вида многофазного потока в трубопроводе в ходе его эксплуатации. The invention relates to instrumentation and can be used to determine the type of multiphase flow in the pipeline during its operation.

Известен способ контроля несплошностей жидкости в трубопроводе [1], заключающийся в прозвучивании жидкости, в плоскости, перпендикулярной к продольной оси трубопровода, ультразвуковыми колебаниями, измерении амплитуд принятых сигналов, по которым определяют несплошности потока жидкости. Недостатком способа является его низкая точность. A known method of monitoring fluid discontinuities in a pipeline [1], which consists in sounding the liquid in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the pipeline, ultrasonic vibrations, measuring the amplitudes of the received signals, which determine the discontinuity of the fluid flow. The disadvantage of this method is its low accuracy.

Известен способ контроля несплошностей потока [2], заключающийся в том, что трубопровод с контролируемой средой прозвучивается ультразвуковыми импульсами в двух взаимно перпендикулярных направлениях, принимают прошедшие через среду импульсы, регистрируют их амплитуды, принимают также импульсы, отраженные от границы раздела фаз, измеряют их амплитуды и время пробега, и по полученным данным судят о концентрации газовой фазы и режиме течения потока. Способ реализуется с помощью установки, содержащей два излучателя и два приемника, попарно расположенных на противоположных сторонах трубопровода в двух взаимно перпендикулярных направлениях, два дефектоскопа и двухканальный регистратор. Недостатком способа является его низкая точность. A known method of monitoring flow discontinuities [2], which consists in the fact that the pipeline with a controlled medium is sounded by ultrasonic pulses in two mutually perpendicular directions, receive pulses transmitted through the medium, register their amplitudes, also take pulses reflected from the phase boundary, measure their amplitudes and travel time, and according to the data obtained, the concentration of the gas phase and the flow regime are judged. The method is implemented using an installation containing two emitters and two receivers, pairwise located on opposite sides of the pipeline in two mutually perpendicular directions, two flaw detectors and a two-channel recorder. The disadvantage of this method is its low accuracy.

Указанный технический результат достигается тем, что способ контроля многофазного потока в трубопроводе заключается в том, что прозвучивают многофазный поток ультразвуковыми колебаниями, принимают прошедшие через поток сигналы и эхо-импульсы, отраженные от несплошностей многофазного потока, измеряют их амплитуды и времена прихода, по которым определяют характер многофазного потока. The specified technical result is achieved by the fact that the method of controlling the multiphase flow in the pipeline is that the multiphase flow is heard by ultrasonic vibrations, the signals and echo pulses transmitted through the flow are received, reflected from the discontinuities of the multiphase flow, their amplitudes and arrival times are measured, according to which nature of multiphase flow.

Особенностью способа является то, что группу преобразователей располагают по окружности трубопровода в одной плоскости его сечения, одновременно принимают и фиксируют амплитуды и времена пробега прошедших и отраженных сигналов, преобразуют их в удобную для обработки цифровую форму и сравнивают с имеющимся в флэш-памяти микропроцессорного модуля набором цифровых эталонов, соответствующих различным многофазным потокам, и по результатам сравнения определяют характер многофазного потока. A feature of the method is that the group of converters is arranged around the circumference of the pipeline in one plane of its cross section, the amplitudes and travel times of transmitted and reflected signals are simultaneously received and recorded, converted into a digital form convenient for processing, and compared with the set in the flash memory of the microprocessor module digital standards corresponding to various multiphase flows, and the nature of the multiphase flow is determined by comparison.

Техническим результатом является повышение точности и информативности контроля. The technical result is to increase the accuracy and information content of the control.

Нa чертеже представлена схема устройства для контроля многофазного потока. The drawing shows a diagram of a device for controlling multiphase flow.

Система содержит один излучатель И и ряд приемников П₁-П₇, расположенных на стенках трубопровода по его диаметру, выходы приемников П₁-П₇ подключены к входам блока аналоговой памяти и таймеров АП-Т, выходы которого соединены с входами коммутатора К, один выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя АЦП, а другой - к входу оперативной памяти ОЗУ, микроцессорный модуль МП, выходы которого соединены с входами блока аналоговой памяти и таймеров АП-Т, коммутатора К, аналого-цифрового преобразователя АЦП, оперативной памяти ОЗУ и генератора ультразвукового сигнала ГУС.The system contains one emitter And and a number of receivers P ₁ -P ₇ located on the walls of the pipeline along its diameter, the outputs of the receivers P ₁ -P _{7 are} connected to the inputs of the analog memory unit and the AP-T timers, the outputs of which are connected to the inputs of the switch K, one the output of which is connected to the input of the analog-to-digital converter of the ADC, and the other to the input of RAM of RAM, the microprocessor module MP, the outputs of which are connected to the inputs of the block of analog memory and timers AP-T, switch K, analog-to-digital converter of the ADC, random access memory ty RAM and generator ultrasonic signal HUS.

Микропроцессорный модуль МП управляет работой перечисленных блоков системы и осуществляет обработку данных. The microprocessor module MP controls the operation of the listed blocks of the system and processes the data.

Способ контроля многофазного потока в трубопроводе осуществляется следующим образом. The method of controlling multiphase flow in the pipeline is as follows.

Генератор ультразвуковых сигналов ГУС под управлением микропроцессорного модуля МП генерирует электрические импульсы с частотой (1-2,5) МГц. Эти импульсы поступают на излучатель И, который формирует ультразвуковые колебания, распространяющиеся через стенки трубопровода и контролируемую среду. С помощью приемных датчиков П₁-П₇ осуществляется прием ультразвуковых колебаний, прошедших через контролируемую среду, которые подаются на входы аналоговой памяти АП, где происходит фиксация максимальных амплитуд и времен приема сигналов по управляющим сигналам синхронизации с микропроцессорного модуля МП. Коммутатор К позволяет последовательно опросить блок аналоговой памяти - таймеров АП-Т с целью преобразования с помощью аналого-цифрового преобразователя АЦП аналоговых сигналов в пропорциональный цифровой код, а также последовательно передать цифровые коды таймеров, пропорциональные временным задержкам принятых сигналов, в оперативную память ОЗУ.The HUS ultrasonic signal generator under the control of the microprocessor module MP generates electrical pulses with a frequency of (1-2.5) MHz. These pulses arrive at the emitter And, which forms ultrasonic vibrations propagating through the walls of the pipeline and the controlled environment. With the help of receiving sensors P ₁ -P ₇ , ultrasonic vibrations transmitted through the controlled medium are received and fed to the inputs of the analogue memory of the AP, where the maximum amplitudes and times of signal reception by the synchronization control signals from the MP microprocessor module are recorded. Switch K allows you to sequentially interrogate a block of analog memory - AP-T timers in order to convert analog signals into a proportional digital code using an analog-to-digital ADC converter, as well as transfer digital timer codes proportional to time delays of received signals to RAM RAM.

Идентификация режима течения и его особенностей осуществляется микропроцессорным модулем МП по программе, хранимой во флэш-памяти модуля. The identification of the flow regime and its features is carried out by the microprocessor module MP according to the program stored in the flash memory of the module.

При идентификации руководствуются значениями амплитуд принятых ультразвуковых импульсов как прошедших через контролируемую среду, так и отраженных от границы (границ) раздела фаз, а также значениями измеренных времен пробега этих сигналов. When identifying, they are guided by the values of the amplitudes of the received ultrasonic pulses, both transmitted through the controlled medium and reflected from the interface (s), as well as the values of the measured travel times of these signals.

Эталонные значения параметров, установленные ранее эмпирически, отмечены в зависимости от режима многофазного потока (пузырькового, расслоенного, кольцевого, обращенно-кольцевого, снарядного) и хранятся во флэш-памяти микропроцессорного модуля МП. The reference values of the parameters established earlier empirically are marked depending on the multiphase flow mode (bubble, layered, ring, reverse-ring, shell) and are stored in the flash memory of the MP microprocessor module.

Данный способ может быть реализован многократно с достижением указанного технического результата. This method can be implemented repeatedly with the achievement of the specified technical result.

Источники информации
1. А. с. 254865 СССР, МПК G 01 N 29/00, опубл. 1969. - Способ контроля несплошностей потока жидкости в трубопроводе.Sources of information
1. A. p. 254865 USSR, IPC G 01 N 29/00, publ. 1969. - A method for monitoring fluid flow discontinuities in a pipeline.

2. А.с. 1631401 СССР, МПК 5 G 01 N 29/00, опубл. 1991 Е.C. Чистяков и Ю. И. Дышлевой. - Способ контроля несплошностей потока жидкости в трубопроводе (прототип). 2. A.S. 1631401 USSR, IPC 5 G 01 N 29/00, publ. 1991 E.C. Chistyakov and Yu. I. Dyshleva. - A method for monitoring fluid flow discontinuities in a pipeline (prototype).

Claims

A method of controlling a multiphase flow in a pipeline, namely, that a multiphase flow is heard by ultrasonic vibrations, signals and echo pulses transmitted through the flow are reflected from the discontinuities of the multiphase flow, their amplitudes and arrival times are measured, which determine the nature of the multiphase flow, characterized in that a group of converters are arranged around the circumference of the pipeline in one plane of its section, the amplitudes and travel times of the transmitted and reflected are received and fixed simultaneously signals, they are converted into a digital form convenient for processing and compared with a set of digital standards in the flash memory of the microprocessor module corresponding to various multiphase streams, and the nature of the multiphase stream is determined from the results of the comparison.