RU2309391C2 - Method and device for sampling liquid from pipeline - Google Patents
Method and device for sampling liquid from pipeline Download PDFInfo
- Publication number
- RU2309391C2 RU2309391C2 RU2005136768/12A RU2005136768A RU2309391C2 RU 2309391 C2 RU2309391 C2 RU 2309391C2 RU 2005136768/12 A RU2005136768/12 A RU 2005136768/12A RU 2005136768 A RU2005136768 A RU 2005136768A RU 2309391 C2 RU2309391 C2 RU 2309391C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- flow
- mixing
- mixing device
- sampling
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии и технике отбора проб жидкости из трубопровода и может найти применение в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, где требуется высокая точность определения примесей.The invention relates to technology and techniques for sampling liquid from a pipeline and can find application in oil production, oil refining and other industries where high accuracy of determination of impurities is required.
Известен способ отбора проб жидкости из трубопровода, при котором в трубопроводе размещают элемент устройства для контроля параметров жидкости в виде пробозаборной трубки, смешение потока в продольном направлении и поперечном сечении трубопровода, отбор пробы [1].There is a method of sampling liquid from a pipeline, in which an element of a device for controlling liquid parameters is placed in the pipeline in the form of a sampling tube, mixing the flow in the longitudinal direction and the cross section of the pipeline, sampling [1].
Известно устройство для реализации данного способа, содержащее перемешивающее устройство, имеющее фланцевое соединение с трубопроводом, выполненным из перфорированной трубы, соосно расположенной с трубопроводом, переходящей в блок поперечно сужающихся и расширяющихся секций в виде трубки Вентури, элемент устройства для контроля параметров жидкости в виде пробозаборника, установленного на трубопроводе после смесителя по ходу потока с ориентацией входного отверстия навстречу потоку [2].A device for implementing this method is known, comprising a mixing device having a flange connection with a pipe made of a perforated pipe coaxially located with the pipe passing into a block of transversely tapering and expanding sections in the form of a Venturi tube, an element of the device for controlling liquid parameters in the form of a sample probe, installed on the pipeline after the mixer along the flow with the orientation of the inlet towards the flow [2].
Недостаток известных технологии и техники отбора проб - сложность установки перемешивающего устройства перед устройством отбора пробы на ограниченных по размеру участках трубопровода.A disadvantage of the known sampling technologies and techniques is the difficulty of installing a mixing device in front of the sampling device in limited-sized sections of the pipeline.
Известен способ отбора проб жидкости из трубопровода, при котором производят перемешивание жидкости путем транспортировки ее по трубопроводу, размещение в трубопроводе элемента устройства для контроля параметров жидкости в виде пробозаборной трубки с загнутым концом, располагаемым на оси трубопровода входным отверстием навстречу потоку; отбор пробы пропорционально расходу потока, при котором скорость отбора составляет не менее половины и не более двойной средней скорости потока в трубопроводе [3].There is a method of sampling fluid from a pipeline, in which the fluid is mixed by transporting it through the pipeline, placing in the pipeline an element of the device for controlling the parameters of the liquid in the form of a sampling tube with a bent end located on the axis of the pipeline with an inlet opening facing the flow; sampling is proportional to the flow rate at which the sampling rate is at least half and no more than double the average flow rate in the pipeline [3].
Известно устройство для реализации данного способа, содержащее перемешивающее устройство, которым служит трубопровод, элемент устройства для контроля параметров жидкости в виде одной пробозаборной трубки с загнутым концом, входное отверстие которой располагают на оси трубопровода навстречу потоку [4].A device for implementing this method is known, comprising a mixing device, which is a pipeline, an element of a device for monitoring liquid parameters in the form of one sampling tube with a bent end, the inlet of which is located on the axis of the pipeline towards the flow [4].
Недостаток известных технологии и техники отбора проб - низкая представительность пробы. При наличии в потоке в трубопроводе газа, тяжелых примесей он подвержен расслоению под воздействием силы гравитации даже при высокой турбулентности потока (при больших числах Рейнольдса) [5] или под воздействием инерционных сил при изменении направления движения жидкости в трубопроводе. При этом инерционные силы при практикуемых режимах перекачки жидкостей по трубопроводам могут значительно превосходить гравитационные. Поэтому, не смотря на то что воздействие инерционных сил кратковременно, их воздействием на расслоение потока пренебрегать нельзя. Участками трубопровода, где поток расслаивается под воздействием инерционных сил, являются повороты (отводы), переходы, тройники. На этих участках эффект перемешивания жидкости за счет ее турбулентности может быть значительно снижен не смотря на то, что на изменение направления потока затрачивается определенная энергия потока. Как следствие, после изменения направления движения потока происходит его расслоение и проба, отобранная из потока с трансформированным распределением инградиентов по известным технологии и технике, характеризуется невысокой представительностью. Еще одним недостатком известных технологии и техники отбора проб является ограниченность участков трубопровода для размещения на них перемешивающих устройств перед элементами средств контроля параметров жидкости либо самих средств контроля параметров жидкости. Как правило, такие участки трубопровода имеют либо переходы с одного диаметра трубопровода на другой, либо один или несколько поворотов, тройников. Например, на многих узлах учета нефти на прямолинейных участках расположены фильтры, струевыпрямители, расходомеры, а пробозаборное устройство расположено на расстоянии не более 0,5 м от поворота по ходу потока. На таких участках перед пробозаборным устройством сложно или невозможно оказывается разместить перемешивающее устройство. Поэтому отбор пробы на таких узлах учета жидкости осуществляется в условиях расслоения потока под воздействием инерционных сил и потому по-прежнему остается актуальным вопрос качества пробы.A disadvantage of the known sampling technology and technique is the low representativeness of the sample. In the presence of gas and heavy impurities in the flow in the pipeline, it is subject to delamination under the influence of gravity even with high turbulence of the flow (at high Reynolds numbers) [5] or under the influence of inertial forces when the direction of fluid movement in the pipeline changes. In this case, the inertial forces under the practiced modes of pumping liquids through pipelines can significantly exceed gravitational ones. Therefore, despite the fact that the effect of inertial forces is short-lived, their effect on the separation of the flow cannot be neglected. The sections of the pipeline where the flow delaminates under the influence of inertial forces are turns (bends), transitions, tees. In these areas, the effect of fluid mixing due to its turbulence can be significantly reduced despite the fact that a certain flow energy is expended in changing the flow direction. As a result, after a change in the direction of flow, its separation occurs and a sample taken from the flow with a transformed distribution of ingredients according to known technology and technology is characterized by low representativeness. Another disadvantage of the known sampling technology and technique is the limited sections of the pipeline for placement of mixing devices on them in front of the elements of the means for controlling the parameters of the liquid or for the means of controlling the parameters of the liquid themselves. As a rule, such sections of the pipeline have either transitions from one diameter of the pipeline to another, or one or more turns, tees. For example, at many oil metering stations in straight sections, filters, flow straighteners, flow meters are located, and the sampling device is located at a distance of no more than 0.5 m from the turn in the direction of flow. In such areas, in front of the sampling device, it is difficult or impossible to place a mixing device. Therefore, sampling at such fluid metering units is carried out under conditions of flow stratification under the influence of inertial forces, and therefore the question of sample quality remains relevant.
Техническим результатом данного изобретения является повышение представительности пробы путем использования элементов трубопровода, в которых происходит какое-либо изменение направления потока, в качестве корпусов для перемешивающих элементов, установки перемешивающих элементов на ограниченных для размещения перемешивающих устройств участках трубопровода.The technical result of this invention is to increase the representativeness of the sample by using elements of the pipeline in which there is any change in the direction of flow, as housings for mixing elements, installing mixing elements on sections of the pipeline that are limited to accommodate mixing devices.
Для достижения технического результата в способе отбора проб жидкости из трубопровода, при котором изменяют направление движения части потока жидкости трубопровода, прокачивают поток жидкости через устройство для перемешивания, которую направляют на анализ параметров потока после перемешивания или осуществляют отбор пробы согласно изобретению, корпус устройства для перемешивания устанавливают на участке трубопровода, на котором поток жидкости изменяет свое направление, а изменение направления жидкости трансформируют в зону перемешивания, используя возникающую при изменении направления турбулентность на перемешивание.To achieve a technical result in a method of sampling liquid from a pipeline, in which the direction of movement of a part of the liquid flow of the pipeline is changed, the liquid flow is pumped through the mixing device, which is sent to the analysis of flow parameters after mixing or sampling according to the invention is carried out, the housing of the mixing device is installed in the pipeline section, in which the fluid flow changes its direction, and the change in the direction of the liquid is transformed into a change zone Shivani using happens when you change the direction of the turbulence in the mixing.
Воздействие гравитации после изменения направления движения жидкости по трубопроводу и проявление инерционных сил на участке изменения направления приводит к расслоению потока в трубопроводе. Такое состояние потока в трубопроводе после изменения направления и, как следствие, низкое качество отобранной пробы, характерно для способа-прототипа [3]. Перевод состояния потока из неоднородного в однородное путем его перемешивания необходим для повышения качества отбираемой пробы. При перемешивании важно рационально использовать энергию самого потока, для чего в качестве элементов перемешивающего устройства использовать отдельные участки самого трубопровода. Такой подход позволит повысить однородность распределения включений в потоке, максимально снизить воздействие на расслоение потока гравитации и инерционных сил. Параллельно можно решать при этом и задачи по оптимизации параметров перемешивающего устройства (в первую очередь, снижение массы и габаритов) и уменьшения общих потерь напора. Одним из примеров такого подхода служит выбор участка трубопровода, на котором происходит изменение направления потока или какой-либо его части, например, отвод (поворот), переход, тройник. Участок трубопровода, на котором происходит изменение направления потока или какой-либо его части, является зоной, которая не используется для перемешивания потока, более того, зоной, в которой поток подвержен расслоению под воздействием гравитации и сил инерции. При дальнейшей транспортировке жидкости по трубопроводу в виду прекращения воздействия инерционных сил на расслоение потока после участка с изменением направления движения потока происходит частичное выравнивание распределения включений в поперечном сечении трубопровода. На это затрачивается дополнительно определенная часть энергии потока, а переход потока в состояние, близкое к прежнему, происходит на участке трубопровода, на порядок большем, чем диаметр трубопровода. При этом турбулентности потока уже оказывается недостаточно для восстановления прежнего распределения включений в поперечном сечении трубопровода, процесс расслоения потока на прямолинейных участках трубопровода необратим [5]. Совмещение операций изменения направления движения потока или его части с перемешиванием на участке изменения направления позволяет трансформировать такую мертвую зону трубопровода в область для перемешивания жидкости, обеспечить больший перепад давления на перемешивающем устройстве, а следовательно, и обеспечить большее измельчение включений (синергизм) и однородность при перемешивании, более рационально использовать энергию потока. Поэтому в заявляемом способе перемешивание потока осуществляют на участке (в зоне) с изменением направления движения какой-либо части потока (скажем, в пристенном слое потока), например, переход, отвод, тройник. На таком участке, где происходит преобразование дополнительной части энергии давления в кинетическую, изменение перепада давления связано с порождением дополнительной турбулентности, размещение перемешивающего устройства позволяет использовать затрачиваемую на изменение направления потока энергию одновременно и на изменение направления потока и на перемешивание - в прототипе [3] после изменения направления движения возникающая дополнительная турбулентность потока гасится, пропадает и тенденция к расслоению проявляется в большей степени и энергия потока тратится не эффективно. Заявляемый способ позволяет использовать порождаемую на указанных элементах трубопровода турбулентность на перемешивание, препятствует отрицательному проявлению действия инерционных сил благодаря тому, что изменение направления движения потока в трубопроводе трансформируют в зону перемешивания, тем самым совмещая (одновременно осуществляя) операции изменения направления движения потока или какой-либо его части и перемешивания. В результате перемешивание по заявляемому способу происходит более эффективно, нежели по известному (прототип) [3].The effect of gravity after changing the direction of fluid movement through the pipeline and the manifestation of inertial forces in the direction changing section leads to stratification of the flow in the pipeline. This state of flow in the pipeline after a change in direction and, as a result, the low quality of the sample taken, is typical for the prototype method [3]. The transfer of the flow state from heterogeneous to homogeneous by mixing it is necessary to improve the quality of the sample taken. When mixing, it is important to rationally use the energy of the stream itself, for which, as elements of a mixing device, use separate sections of the pipeline itself. This approach will increase the uniformity of the distribution of inclusions in the flow, minimize the impact on the separation of the flow of gravity and inertial forces. At the same time, it is possible to solve the problems of optimizing the parameters of the mixing device (first of all, reducing the weight and dimensions) and reducing the total pressure loss. One example of such an approach is the selection of a section of the pipeline on which a change in the direction of flow or any part of it occurs, for example, a branch (turn), transition, tee. The section of the pipeline in which the direction of the flow or any part of it changes, is a zone that is not used to mix the flow, moreover, a zone in which the flow is subject to delamination under the influence of gravity and inertial forces. With further transportation of fluid through the pipeline in view of the termination of the inertial forces on the flow stratification after the section with a change in the direction of flow, there is a partial alignment of the distribution of inclusions in the cross section of the pipeline. An additional certain part of the flow energy is expended on this, and the transition of the flow to a state close to the previous one occurs on the pipeline section, an order of magnitude larger than the diameter of the pipeline. Moreover, the flow turbulence is already not enough to restore the previous distribution of inclusions in the cross section of the pipeline, the process of stratification of the flow in straight sections of the pipeline is irreversible [5]. Combining operations of changing the direction of flow or part of it with mixing at the direction changing section allows you to transform such a dead zone of the pipeline into a region for mixing the liquid, to provide a greater pressure drop on the mixing device, and therefore to provide greater grinding of inclusions (synergism) and uniformity when mixing , more rational use of flow energy. Therefore, in the inventive method, the mixing of the flow is carried out on the site (in the zone) with a change in the direction of movement of any part of the flow (say, in the near-wall layer of the flow), for example, a transition, tap, tee. In this area, where the conversion of an additional part of the pressure energy into kinetic occurs, the change in pressure drop is associated with the generation of additional turbulence, the placement of the mixing device allows you to use the energy spent on changing the direction of flow at the same time on changing the direction of flow and mixing - in the prototype [3] after changes in the direction of movement, the resulting additional flow turbulence is quenched, disappears, and the tendency to stratification manifests itself in a greater Degree and flow energy is spent is not effective. The inventive method allows you to use the turbulence generated by the indicated elements of the pipeline on mixing, prevents the negative manifestation of the inertial forces due to the fact that the change in the direction of flow in the pipeline is transformed into a mixing zone, thereby combining (simultaneously performing) the operation of changing the direction of flow or any its parts and mixing. As a result, mixing by the present method is more efficient than by the known (prototype) [3].
Таким образом, перемешивание жидкости из трубопровода по заявляемому способу по сравнению со способом-прототипом [3] становится реальным благодаря осуществлению перечисленных операций, составляющих заявляемый способ.Thus, the mixing of liquid from the pipeline according to the claimed method in comparison with the prototype method [3] becomes real due to the implementation of the above operations that make up the inventive method.
Благодаря применению заявляемого способа распределение включений в трубопроводе будет более равномерным, а анализ потока при помощи аналитических средств, например, анализирующих пробу жидкости, отобранную из трубопровода через пробозаборное устройство или автоматический пробоотборник (входящих в комплект аналитических средств), будет более точным.Due to the application of the proposed method, the distribution of inclusions in the pipeline will be more uniform, and the flow analysis using analytical tools, for example, analyzing a fluid sample taken from the pipeline through a sampling device or an automatic sampler (included in the analytical kit), will be more accurate.
Для достижения технического результата используют устройство, содержащее элемент трубопровода, изменяющий направление потока трубопровода, перемешивающее устройство, пробоотборное устройство или устройство для анализа параметров потока, согласно изобретению, в качестве корпуса перемешивающего устройства используют элемент трубопровода, изменяющий направление потока трубопровода, а перемешивающее устройство смонтировано в трубопроводе на участке ближе к продольной оси трубопровода, при этом поверхность перемешивающего устройства, обращенная к потоку жидкости, выполнена с площадью входа, соответствующей или превосходящей максимальную площадь прохода в поперечном сечении перемешивающего устройства. При этом перемешивающее устройство смонтировано по сварному шву соединения элемента трубопровода, изменяющего направление потока, с трубопроводом или установлено в упор внутренних поверхностей этих элементов и выполнено в виде патрубка, торцевая часть которого, выдвинутая навстречу потоку, выполнена с диаметром в поперечном сечении не более диаметра противоположной торцевой части патрубка.To achieve a technical result, a device containing a pipeline element that changes the direction of the flow of the pipeline, a mixing device, a sampling device or device for analyzing the flow parameters according to the invention is used, as a housing of the mixing device, a pipe element that changes the direction of the flow of the pipeline is used, and the mixing device is mounted in the pipeline in the area closer to the longitudinal axis of the pipeline, while the surface of the mixing device and facing the fluid flow, provided with input area corresponding to or exceeding the maximum area of the passage in the cross section of the mixing device. In this case, the mixing device is mounted on the weld of the pipe element element, which changes the direction of the flow, with the pipeline or is installed at the stop of the inner surfaces of these elements and is made in the form of a pipe, the end part of which is extended towards the flow, made with a diameter in cross section not exceeding the diameter of the opposite end of the pipe.
Транспортировка жидкости по трубопроводу приводит к его расслоению [5] под воздействием гравитации или инерционных сил после изменения направления движения потока (или какой-либо его части) в трубопроводе, что характерно для устройства-прототипа [4]. Поэтому для повышения точности анализа количественных и качественных параметров жидкости из трубопровода целесообразно перемешивание потока. Для использования статических перемешивающих устройств на трубопроводах большого диаметра этапы изготовления и монтажа перемешивающего устройства сопровождаются определенными техническими сложностями ввиду увеличения массы и габаритов перемешивающего устройства, используемых фланцев для соединения перемешивающего устройства с трубопроводом. Отсутствуют присоединительные размеры на фланцы большого диаметра [6]. По этим причинам для предприятий оказывается ограниченным диапазон изготавливаемых перемешивающих устройств. Снижение массы перемешивающего устройства, уменьшение габаритов возможно, если при перемешивании потока рационально использовать энергию самого потока, участки самого трубопровода. Для этого в заявляемом устройстве перемешивание потока осуществляют в элементе трубопровода - отвод (поворот), переход, тройник и т.п., - в котором изменяется направление движения какой-либо части потока. На таком участке происходит преобразование дополнительной энергии давления в кинетическую, изменение перепада давления связано с порождением дополнительной турбулентности. Размещение на таком участке перемешивающего устройства, позволяет использовать затрачиваемую на изменение направления потока энергию не только на изменение направления потока, но и на перемешивание - в прототипе [4] после изменения направления движения возникающая дополнительная турбулентность потока гасится, пропадает. Более того, при этом энергия потока на перемешивание в прототипе [4] тратится не эффективно - изменение направления движения потока связано не только с затратой на это определенной доли энергии потока, но и с возникновением инерционных сил потока, которые порождают его расслоение. Заявляемое же устройство позволяет использовать порождаемую на указанных элементах трубопровода турбулентность на перемешивание, благодаря использованию элемента трубопровода под корпус перемешивающего устройства. Такая конструкция устройства устраняет отрицательное проявление действия инерционных сил на расслоение потока и позволяет рационально использовать дополнительную энергию давления на изменение направления движения и перемешивание с проявлением синергетического эффекта (больший перепад давления обеспечивает более тонкое измельчение включений и более однородное их распределение в потоке, нежели при размещении перемешивающего устройства за участком изменения направления движения потока в трубопроводе), поскольку трансформирует изменение направления движения потока в трубопроводе в зону перемешивания. Например, если трубопровод имеет переход с одного диаметра трубопровода на другой перед установленным на нем устройством для отбора проб, перемешивающее устройство устанавливают в переходе. В результате перемешивание с применением заявляемого устройства происходит более эффективно, нежели по известному (прототип) [4].Liquid transportation through the pipeline leads to its stratification [5] under the influence of gravity or inertial forces after changing the direction of flow (or any part of it) in the pipeline, which is typical for the prototype device [4]. Therefore, to improve the accuracy of the analysis of quantitative and qualitative parameters of the liquid from the pipeline, it is advisable to mix the flow. To use static mixing devices on large-diameter pipelines, the stages of manufacturing and installation of a mixing device are accompanied by certain technical difficulties due to the increase in the weight and dimensions of the mixing device, the flanges used to connect the mixing device to the pipeline. There are no mounting dimensions for large diameter flanges [6]. For these reasons, the range of manufactured mixing devices is limited for enterprises. Reducing the mass of the mixing device, reducing the size is possible if, when mixing the stream, it is rational to use the energy of the stream itself, sections of the pipeline itself. To do this, in the inventive device, the mixing of the flow is carried out in the pipeline element - retraction (rotation), transition, tee, etc., in which the direction of movement of any part of the flow changes. In such a section, additional pressure energy is converted into kinetic energy; a change in the pressure drop is associated with the generation of additional turbulence. Placing a mixing device on such a section of the device makes it possible to use the energy expended to change the direction of the flow, not only to change the direction of the flow, but also to mix - in the prototype [4], after changing the direction of motion, the additional flow turbulence that is extinguished is eliminated. Moreover, at the same time, the flow energy for mixing in the prototype [4] is not spent efficiently - a change in the direction of flow is associated not only with the expense of a certain fraction of the flow energy, but also with the inertial forces of the flow that cause its separation. The inventive device allows you to use generated on these elements of the pipeline mixing turbulence, due to the use of the pipe element under the housing of the mixing device. This design of the device eliminates the negative manifestation of the action of inertial forces on the separation of the flow and makes it possible to rationally use the additional pressure energy to change the direction of movement and mixing with the manifestation of a synergistic effect (a larger pressure drop provides finer grinding of inclusions and a more uniform distribution in the stream than when placing the mixing devices behind the section of the change in the direction of flow in the pipeline), since it transforms from enenie direction of flow in the conduit in the mixing zone. For example, if a pipeline has a transition from one pipe diameter to another in front of a sampling device installed on it, a mixing device is installed in the transition. As a result, mixing using the inventive device is more efficient than the known (prototype) [4].
Благодаря выбору зоны для перемешивания потока, в которой имеет место изменение направления движения какой-либо части потока, появляется возможность размещения в такой области перемешивающего устройства без фланцев упростить конструкцию устройства для перемешивания и тем расширить границы применимости заявляемого устройства, особенно при перемешивании жидкости в трубопроводах больших диаметров. Действительно, если участок трубопровода изменяет направление, то им служит отвод, переход, тройник, или иной элемент трубопровода, который имеет соединение с трубопроводом встык либо фланцевое. Следовательно, составляющие элементы трубопровода можно использовать для размещения в них перемешивающего устройства либо по сварному шву, либо в упор границ торцов или внутренних поверхностей перечисленных элементов. При этом перемешивающее устройство устанавливают в трубопроводе на участке ближе к продольной оси трубопровода в виде патрубка, торцевая часть которого, выдвинутая навстречу потоку, по диаметру в поперечном сечении не превосходит диаметр противоположной торцевой части, при этом поверхность перемешивающего устройства, обращенная к потоку, имеет площадь для возможности выполнения перфорации, при которой площадь входа в перемешивающее устройство будет соответствовать или превосходить максимальную площадь прохода в поперечном сечении перемешивающего устройства, а перфорированные отверстия выполняют в продольном направлении трубопровода большими по размеру (в виде продольных щелевых отверстий). Такое размещение перемешивающего устройства способствует сохранению или увеличению проходного сечения трубопровода, более рациональному распределению перепада давления в трубопроводе при перемешивании жидкости, уменьшению потерь напора и увеличению пропускной способности трубопровода, а также возможности размещения перемешивающего устройства на ограниченных по размеру участках трубопровода, например, если устройство для отбора проб установлено на трубопроводе непосредственно после поворота трубопровода (по ходу потока в трубопроводе). Снижение веса узла перемешивания для заявляемого устройства обеспечит сборка его корпуса из уже применяемых элементов трубопровода, удовлетворяющих условию обеспечения необходимых и достаточных прочностных характеристик корпуса, которые соответствуют диапазону минимальных и максимальных прочностных характеристик.By choosing a zone for mixing the flow, in which there is a change in the direction of movement of any part of the flow, it becomes possible to place a mixing device without flanges in such an area to simplify the design of the mixing device and thereby expand the applicability of the inventive device, especially when mixing liquid in large pipelines diameters. Indeed, if a section of the pipeline changes direction, then it is a branch, transition, tee, or other element of the pipeline that has a butt connection or a flange connection. Therefore, the constituent elements of the pipeline can be used to place a mixing device in them either along the weld, or at point-blank boundaries of the ends or internal surfaces of the listed elements. In this case, the mixing device is installed in the pipeline in the section closer to the longitudinal axis of the pipeline in the form of a nozzle, the end part of which, extended towards the flow, does not exceed the diameter of the opposite end part in cross section in diameter, while the surface of the mixing device facing the flow has an area for the possibility of perforation, in which the area of entry into the mixing device will meet or exceed the maximum passage area in cross section mixing device, and the perforated holes are made in the longitudinal direction of the pipeline large in size (in the form of longitudinal slotted holes). This arrangement of the mixing device contributes to the preservation or increase of the flow cross section of the pipeline, a more rational distribution of the pressure drop in the pipeline when mixing the liquid, reducing pressure losses and increasing the throughput of the pipeline, as well as the possibility of placing the mixing device in limited-sized sections of the pipeline, for example, if the device for sampling installed on the pipeline immediately after the rotation of the pipeline (in the direction of flow in the pipe wire). Reducing the weight of the mixing unit for the inventive device will ensure the assembly of its body from the already used pipeline elements that satisfy the condition of providing the necessary and sufficient strength characteristics of the body, which correspond to the range of minimum and maximum strength characteristics.
Таким образом, перемешивание жидкости из трубопровода с применением заявляемого устройства по сравнению с устройством-прототипом [4] становится более эффективным при расширении границ применимости устройства на трубопроводы больших диаметров благодаря составляющим заявляемое устройство признакам, которые обеспечат и более равномерное распределение включений в трубопроводе, и более точный анализ потока при помощи аналитических средств, например по пробе жидкости, и перемешивание потока на ограниченных по размеру участках трубопровода.Thus, the mixing of liquid from the pipeline using the inventive device compared to the prototype device [4] becomes more effective when expanding the applicability of the device to large pipelines due to the features making up the inventive device, which will provide a more even distribution of inclusions in the pipeline, and more Accurate flow analysis using analytical tools, such as a liquid sample, and mixing the flow in small sized pipe sections Yes.
Конкретно заявляемые способ и устройство могут применяться в нефтяной, химической и других отраслях промышленности, например на узлах учета перекачиваемой по трубопроводу жидкости, в частности с ограниченными участками трубопровода для установки устройств для отбора проб.Specifically, the claimed method and device can be used in the oil, chemical and other industries, for example, at metering stations for the fluid pumped through the pipeline, in particular with limited sections of the pipeline for installing sampling devices.
Заявляемый способ отбора проб жидкости из трубопровода осуществляется следующим образом.The inventive method of sampling fluid from a pipeline is as follows.
В трубопроводе на участке, на котором изменяют направление движения, устанавливают корпус устройства для перемешивания, а изменение направления жидкости трансформируют в зону перемешивания, используя возникающую при изменении направления турбулентность на перемешивание. Перемешивающее устройство прокачивает поток жидкости через устройство для перемешивания, далее поток анализируют поточными средствами измерения параметров жидкости или осуществляют отбор пробы, которую далее направляют на лабораторный анализ.In the pipeline at the site in which the direction of movement is changed, the housing of the device for mixing is installed, and the change in the direction of the liquid is transformed into the mixing zone using the turbulence that occurs when the direction changes. A mixing device pumps the fluid flow through the mixing device, then the flow is analyzed by in-line means of measuring the parameters of the liquid or sampling is carried out, which is then sent for laboratory analysis.
Сущность изобретения поясняется чертежами, приведенными на фиг.1-3, в которых корпус перемешивающего устройства представляет: на фиг.1 - отвод (поворот), на фиг.2 - два перехода, обращенных расширением друг к другу, на фиг.3 - два перехода, обращенных сужением друг к другу.The invention is illustrated by the drawings shown in figures 1-3, in which the housing of the mixing device is: in figure 1 - tap (rotation), figure 2 - two transitions facing the expansion to each other, figure 3 - two transition facing narrowing to each other.
Устройство для отбора проб включает элемент 1 трубопровода, который изменяет направление движения потока или его части и служит одновременно корпусом перемешивающего устройства 2, который устанавливается в нем и выполняется в виде прямоточной или конусообразной трубы 2 (внутренняя начинка перемешивающего устройства), устройство для отбора проб 3, установленное в трубопроводе 4 за корпусом 2 перемешивающего устройства.The device for sampling includes an element 1 of the pipeline, which changes the direction of flow or part thereof and serves simultaneously as the body of the
Корпус 1 (является элементом трубопровода 4, в котором происходит изменение направления всего (см. фиг.1) или какой либо части (см. фиг.2 и 3) потока) предназначен для размещения в нем перемешивающего устройства 2 и перераспределения потока трубопровода 4 на вход 5 перемешивающего устройства 2. Перемешивающее устройство 2 предназначено для гомогенизации и изменения направления потока в трубопроводе 4 с целью, например, проведения определения параметров потока устройствами для анализа параметров жидкости в трубопроводе 4. Устройство для отбора проб 3 с краном 6 предназначено для отбора пробы жидкости.The housing 1 (is an element of the
Устройство для отбора пробы жидкости из трубопровода 4, фиг.1-3, работает следующим образом.A device for sampling a liquid from a
Транспортируемая по трубопроводу 4 жидкость поступает в его элемент 1 с изменением направления движения, служащий корпусом для перемешивающего устройства 2, и далее в перемешивающее устройство 2. В нем весь поток, фиг.1, или его часть, фиг.2-3, изменяет направление и подвергается перемешиванию - поток в трубопроводе 4 через отверстия на стенке перемешивающего устройства 2 поступает в направлении продольной оси устройства 2. При таком поступлении жидкости в полость устройства 2 происходит перемешивание потока жидкости в трубопроводе 2 в продольном и поперечном направлениях (объемное перемешивание), и таким образом происходит трансформирование зоны расслоения в элементе 1 в зону перемешивания путем совмещения операций перемешивания и изменения направления потока в устройстве 2. После перемешивания жидкости из трубопровода 4 отбирают пробу через пробозаборное устройство 3, устанавливая изокинетическую скорость отбора пробы при помощи крана 6, которую далее направляют на лабораторный анализ.The liquid transported through the
Для испытаний было изготовлено три варианта устройства для трубопровода 4, трубопровода диаметром 114 мм с толщиной стенки 4 мм - см. фиг.1-3.For testing, three variants of the device were made for
Вариант 1. Элемент 1 трубопровода 4 (служащий корпусом 1 для устройства 2) представлял собой отвод по ГОСТ 30753-2001 диаметром 114 мм и толщиной стенки 4 мм с изменением угла направления для трубопровода 4 на 90° [6] с горизонтального на вертикальный (поток в трубопроводе изменял направление в корпусе 1 с горизонтального на вертикальный). Перемешивающее устройство 2 представляло собой обращенный вниз прямой отрезок трубы диаметром 89 мм и толщиной стенки 4 мм длиной 120 мм с косым срезом, обращенным против потока в трубопроводе 4, перфорированной по боковой поверхности двенадцатью отверстиями эквивалентным диаметром 30 мм, которая соединялась с отводом по конусной поверхности под углом 15°.Option 1. Element 1 of pipeline 4 (serving as housing 1 for device 2) was a branch according to GOST 30753-2001 with a diameter of 114 mm and a wall thickness of 4 mm with a change in the direction angle for
Вариант 2. Элемент 1 трубопровода 4 (служащий корпусом 1 для устройства 2) представлял два перехода по ГОСТ 17378-2001, [7], с диаметра 114 мм с толщиной стенки 4 мм на диаметр 133 мм с толщиной стенки 5 мм, обращенных расширением друг к другу. Корпус 1 был размещен на вертикальном участке трубопровода 4. Перемешивающее устройство 2 представляло собой переход по ГОСТ 17378-2001, [7], с диаметра 114 мм с толщиной стенки 4 мм на диаметр 89 мм с толщиной стенки 3,5 мм, боковая поверхность которого была перфорирована шестью отверстиями, суммарная площадь которых вместе с площадью входа с торца перехода диаметром 89 мм соответствовала площади поперечного сечения трубопровода 4.
Вариант 3. Элемент 1 трубопровода 4 (служащий корпусом 1 для устройства 2) представлял два перехода по ГОСТ 17378-2001, [7], с диаметра 114 мм с толщиной стенки 4 мм на диаметр 89 мм с толщиной стенки 3,5 мм, обращенных сужением друг к другу. Корпус 1 устанавливался на вертикальном участке трубопровода 4. Перемешивающее устройство 2 представляло собой сточенный переход по ГОСТ 17378-2001, [7], с диаметра 108 мм до 105 мм с толщиной стенки 2,5 мм на диаметр 89 мм с толщиной стенки 3,5 мм, боковая поверхность которого была перфорирована шестью отверстиями, суммарная площадь которых вместе с площадью входа с торца перехода диаметром 89 мм соответствовала площади поперечного сечения трубопровода 4.
В качестве пробозаборного устройства 3 использовалось устройство по ГОСТ 2517-85, черт.14, [4] которое представляло собой трубку с внутренним диаметром 6 мм, загнутый конец которой был обращен навстречу потоку и был расположен на вертикальной продольной оси трубопровода 4. Трубка 3 была установлена на расстоянии половины диаметра трубопровода 4 от корпуса 1 (при фланцевом соединении корпуса 1 с трубопроводом 4 на расстоянии половины диаметра трубопровода 4 от фланцевой пары).As a
Жидкость в трубопроводе 4 представляла водонефтяную эмульсию с содержанием воды от 5,2% до 10,9% об. Скорость потока в трубе 4 изменялась в диапазоне от 0,75 до 2,54 м/с.The liquid in the
Сравнительные испытания заявляемых способа и устройства отбора проб жидкости из трубопровода были проведены с использованием способа отбора проб [3] и устройства отбора проб [4]. Устройство-прототип [4] представляло собой заявляемое устройство без перемешивающего устройства 2 (фиг.1-3), которое было установлено на расстоянии 0,5 диаметра трубопровода от участка 1, изменяющего направление движения потока в трубопроводе 4. Данные сравнительных испытаний сведены в таблицу.Comparative tests of the proposed method and device for sampling liquid from the pipeline were carried out using the sampling method [3] and the sampling device [4]. The prototype device [4] was the inventive device without a mixing device 2 (Fig.1-3), which was installed at a distance of 0.5 pipe diameter from section 1, changing the direction of flow in the
Представительность пробы, полученной по известной технике отбора проб [3-4], значительно ниже по сравнению с представительностью для заявляемой технологии. Это говорит о том, что поток в трубопроводе после перемешивания по заявляемой технологии отбора пробы более однородный, нежели после перемешивания по известной [3-4]. Использование элемента трубопровода - отвод, переход, тройник и т.п.или их комбинация - в качестве корпуса 1 для перемешивающего устройства, позволяет трансформировать область расслоения потока в этом элементе в область для перемешивания потока и устанавливать перемешивающее устройство перед устройством для отбора проб, которое установлено непосредственно после элемента трубопровода, в котором происходит изменение направления потока практически без изменения или без изменения положения устройства для отбора проб. На существующих многочисленных узлах учета нефти, на которых устройство для отбора проб установлено непосредственно после элемента 1, фиг.1-2-3, и изменение места устройства для отбора пробы на трубопроводе 4 связано с техническими сложностями, применение заявляемых технических решений обеспечит при неизменном положении устройства отбора проб представительный отбор пробы.The representativeness of the sample obtained by the known sampling technique [3-4] is significantly lower compared to the representativeness of the claimed technology. This suggests that the flow in the pipeline after mixing according to the claimed sampling technology is more uniform than after mixing according to the known [3-4]. The use of a pipeline element - a branch, a transition, a tee, etc., or a combination of them - as a housing 1 for a mixing device, allows you to transform the region of the separation of the flow in this element into the region for mixing the flow and install a mixing device in front of the sampling device, which installed immediately after the element of the pipeline, in which there is a change in flow direction with virtually no change or without changing the position of the device for sampling. At the existing numerous oil metering stations, on which the sampling device is installed directly after element 1, Figs. 1-2-3, and changing the location of the sampling device on the
Таким образом, данные сравнительных испытаний таблицы подтверждают, что отбор пробы из потока по заявляемому способу и устройству, в отличие от отбора пробы по прототипу [3-4], обеспечивает более представительную пробу.Thus, the data of comparative tests of the table confirm that sampling from the stream according to the claimed method and device, in contrast to sampling according to the prototype [3-4], provides a more representative sample.
Заявляемый способ отбора проб и устройство для его осуществления промышленно применимы - для осуществления заявляемой технологии необходимо применение существующих и выпускаемых отечественной промышленностью элементов.The inventive method of sampling and a device for its implementation are industrially applicable - for the implementation of the claimed technology requires the use of existing and manufactured by the domestic industry elements.
Источники информации.Information sources.
1. Способ отбора проб жидкости из трубопровода. RU 2215277 С1, МПК G01N 1-10.1. The method of sampling fluid from the pipeline. RU 2215277 C1, IPC G01N 1-10.
2. Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода RU 2215277 С1, МПК G01N 1-10.2. Device for sampling liquid from the pipeline RU 2215277 C1, IPC G01N 1-10.
3. Способ отбора проб жидкости из трубопровода. Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб. ГОСТ 2517-85-М.: ИПК издательство стандартов п.2.13.1.3., 2.13.1.7, 2.13.1.8, черт.14, 18.3. The method of sampling fluid from the pipeline. Oil and oil products. Sampling methods. GOST 2517-85-M .: IPK publishing house of standards p.2.13.1.3., 2.13.1.7, 2.13.1.8, drawing 14, 18.
4. Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода. Способ отбора проб жидкости из трубопровода. Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб. ГОСТ 2517-85-М.: ИПК издательство стандартов п.2.13.1.3., 2.13.1.7, 2.13.1.8, черт.14, 18.4. A device for sampling fluid from a pipeline. A method of sampling fluid from a pipeline. Oil and oil products. Sampling methods. GOST 2517-85-M .: IPK publishing house of standards p.2.13.1.3., 2.13.1.7, 2.13.1.8, drawing 14, 18.
5. Тронов В.П. и др. Расслоение потока на нефть, газ и воду в концевых участках трубопроводов. - Журнал «Нефтяное хозяйство», 1980 г., №1, с.45.5. Tronov V.P. and others. Stratification of the flow into oil, gas and water in the end sections of pipelines. - The journal "Oil Economy", 1980, No. 1, p. 45.
6. ГОСТ 12815-80, Табл.38 (Присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей фланцев на Ру 63 кгс/см2).6. GOST 12815-80, Table 38 (Connecting dimensions and dimensions of sealing surfaces of flanges on Ru 63 kgf / cm 2 ).
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005136768/12A RU2309391C2 (en) | 2005-11-11 | 2005-11-11 | Method and device for sampling liquid from pipeline |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005136768/12A RU2309391C2 (en) | 2005-11-11 | 2005-11-11 | Method and device for sampling liquid from pipeline |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005136768A RU2005136768A (en) | 2007-06-10 |
| RU2309391C2 true RU2309391C2 (en) | 2007-10-27 |
Family
ID=38312043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005136768/12A RU2309391C2 (en) | 2005-11-11 | 2005-11-11 | Method and device for sampling liquid from pipeline |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2309391C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716359C1 (en) * | 2018-12-04 | 2020-03-11 | Александр Владимирович Богатов | Method for determining volume of combined oil sample in automatic sampler and automatic correction of volume |
| RU2755940C1 (en) * | 2020-12-24 | 2021-09-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" | Method for sampling liquid from a pipeline and a device for sampling liquid from a pipeline |
| RU2794080C1 (en) * | 2022-02-18 | 2023-04-11 | Ильдар Ринатович Вальшин | Method for mixing a medium transported through a pipeline and a device for its implementation |
-
2005
- 2005-11-11 RU RU2005136768/12A patent/RU2309391C2/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716359C1 (en) * | 2018-12-04 | 2020-03-11 | Александр Владимирович Богатов | Method for determining volume of combined oil sample in automatic sampler and automatic correction of volume |
| RU2755940C1 (en) * | 2020-12-24 | 2021-09-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" | Method for sampling liquid from a pipeline and a device for sampling liquid from a pipeline |
| RU2794080C1 (en) * | 2022-02-18 | 2023-04-11 | Ильдар Ринатович Вальшин | Method for mixing a medium transported through a pipeline and a device for its implementation |
| RU225008U1 (en) * | 2024-03-05 | 2024-04-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Isokinetic steam extraction device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005136768A (en) | 2007-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10677627B2 (en) | Representative sampling of multiphase fluids | |
| CA2784726C (en) | Apparatus and method for maintaining consistent fluid velocity and homogeneity in a pipeline | |
| NO335941B1 (en) | Apparatus for measuring the flow rate of the individual phase fractions in a multiphase fluid stream | |
| JP2003344238A (en) | Dilution tunnel | |
| RU2309391C2 (en) | Method and device for sampling liquid from pipeline | |
| EP3141882A1 (en) | Exhaust sampling system including a mixer that mixes exhaust gas and dilution gas | |
| RU2141105C1 (en) | Device for taking liquid samples from pipeline | |
| FI107645B (en) | An automatic sampling and processing system | |
| RU2215277C1 (en) | Procedure of taking samples of liquid from pipe-line and device for its realization | |
| CN108854837A (en) | On-line dilution device | |
| RU166796U1 (en) | Sampler for sampling a product from a pipe | |
| RU2456571C2 (en) | Sampling method of fluid samples from pipeline, and device for its implementation | |
| CN210356891U (en) | System and device for high-precision dilution of high-concentration chemicals | |
| CN208679061U (en) | On-line dilution device | |
| RU2755939C1 (en) | Method for sampling multiphase liquid from a pipeline and a device for sampling multiphase liquid from a pipeline | |
| RU2457459C1 (en) | Method of collecting liquid samples from pipeline and apparatus for realising said method | |
| RU94025089A (en) | Sampler of fluids from pipe-line | |
| CN1142430C (en) | Analyser for oil and gas components of mud | |
| RU2640341C2 (en) | Method of selecting liquid samples from pipeline and device for its implementation | |
| RU2085893C1 (en) | Device to take samples of liquid from pipe-line | |
| RU2496101C1 (en) | Device for sampling of liquid from pipeline | |
| RU2229694C2 (en) | Method to take samples of fluid from pipe-line | |
| RU2314510C2 (en) | Method and device for sampling liquid from pipeline | |
| RU2755941C1 (en) | Device for sampling liquid from the pipeline | |
| CN204612991U (en) | Boiler smoke mixing, purification sampler |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20181031 Effective date: 20181031 |