RU2691671C1 - Device (reference) for measuring density of liquid, gas-liquid and gaseous media - Google Patents
Device (reference) for measuring density of liquid, gas-liquid and gaseous media Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691671C1 RU2691671C1 RU2018133534A RU2018133534A RU2691671C1 RU 2691671 C1 RU2691671 C1 RU 2691671C1 RU 2018133534 A RU2018133534 A RU 2018133534A RU 2018133534 A RU2018133534 A RU 2018133534A RU 2691671 C1 RU2691671 C1 RU 2691671C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- piston
- density
- quick
- cylinder
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 20
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 19
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 19
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 19
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 54
- 238000012795 verification Methods 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 22
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 8
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010010774 Constipation Diseases 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010727 cylinder oil Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000003189 isokinetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003915 liquefied petroleum gas Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к эталонным средствам измерений для прецизионного измерения плотности жидких, газожидкостных и газообразных сред при их перекачивании и хранении в рабочих условиях (в том числе нестабильных и криогенных) при их приеме, отпуске и хранении, и может найти применение в нефтегазодобывающей и других отраслях промышленности, где требуется проведение измерений плотности рабочих сред, поверки и/или сличений с показаниями эталона.The invention relates to reference measurement tools for precision measurement of the density of liquid, gas-liquid and gaseous media during their pumping and storage under working conditions (including unstable and cryogenic) during their reception, tempering and storage, and may find application in the oil and gas and other industries where it is necessary to carry out measurements of the density of working media, verification and / or comparisons with the indications of the standard.
Свойство среды как плотность - один из самых важных показателей, так как участвует в косвенном определении массы товарной продукции на узлах учета, оснащенных объемными счетчиками-расходомерами. Данные о значении плотности среды заносятся в паспорт качества товарной продукции, подтверждая соответствие продукта требованиям технических условий и/или регламентов.The property of the medium as density is one of the most important indicators, since it participates in the indirect determination of the mass of commercial products at metering stations equipped with volumetric flow meters. Data on the value of the density of the medium are recorded in the quality certificate of commercial products, confirming the conformity of the product to the requirements of technical conditions and / or regulations.
В соответствии с требованиями Федерального закона РФ №102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» в сферах государственного регулирования обеспечения единства измерений, средства измерений плотности проходят поверку. Поверку выполняют с применением рабочих эталонов плотности в лабораторных условиях или по месту эксплуатации. По месту эксплуатации рабочих плотномеров поверка, как правило, выполняется комплектом пикнометров металлических напорных. В условиях лаборатории наиболее широко распространены вибрационные (поточные) и ареометрические (цикличные) преобразователи плотности жидкости с погрешностью от ±0,15 до ±0,35 кг\м3 в диапазоне измерений плотности сред от 300 до 1100 кг/м3, при температуре рабочей среды от минус 20 до 70°С, давление рабочей среды до 15 МПа.In accordance with the requirements of the Federal Law of the Russian Federation No. 102-FZ “On Ensuring the Uniformity of Measurements” in the areas of state regulation of ensuring the uniformity of measurements, density measuring instruments are calibrated. Verification is performed using working density standards in laboratory conditions or at the place of operation. At the place of operation of working densitometers, calibration is usually performed by a set of metal pressure pycnometers. Under laboratory conditions, vibration (in-line) and areometric (cyclic) fluid density transducers are most widespread with an accuracy of ± 0.15 to ± 0.35 kg / m 3 in the range of measuring the density of media from 300 to 1100 kg / m 3 , at a temperature working medium from
Известен ареометрический принцип измерения плотности среды реализованный в виде замкнутого объема, внутри которого в измерительной камере плавает поплавок [pue8.ru>vybor…820-areometr-opredelenie-printsip…] К недостаткам известного устройства можно отнести его низкие технологические возможности, связанные с невозможностью встраивания пикнометра в действующие системы перекачки жидкости, низкую точность измерений, колебания измерений при наличии загрязнений, сложности с промывкой и др.The areometric principle of measuring the density of a medium known as a closed volume is known, within which a float floats in the measuring chamber [pue8.ru> vybor ... 820-areometr-opredelenie-printsip ...] The disadvantages of the known device include its low technological capabilities associated with the impossibility of embedding pycnometer in the existing fluid transfer systems, low measurement accuracy, measurement fluctuations in the presence of contaminants, difficulty with flushing, etc.
Принцип действия автоматических плотномеров основан на измерении силы тока соленоида, для контроля перемещения магнитного поплавка, погруженного в жидкость. Плотность жидкости соответствует силе тока. Изменение вертикального положения (изменение силы тока в соленоиде измерительной камеры) поплавка внутри камеры является показателем плотности жидкости, в которой плавает поплавок.The principle of operation of automatic density meters is based on measuring the current strength of a solenoid to control the movement of a magnetic float immersed in a liquid. The density of the liquid corresponds to the strength of the current. The change in the vertical position (change in current in the solenoid of the measuring chamber) of the float inside the chamber is an indicator of the density of the liquid in which the float floats.
Реализация непрерывного измерения с применением ареометрического принципа невозможна, использование такого эталона в автоматическом режиме затруднено необходимостью обеспечения цикличности обновления анализируемой жидкости. Недостаток данного метода выявлен экспериментально при проведении измерений плотности нестабильного газового конденсата, содержащего значительное количество фракций тяжелых углеводородов. Эти тяжелые фракции содержат нормальные парафиновые углеводороды, которые оказывают влияние на результат измерений плотности тем, что налипают на поплавок и изменяют его массу. Контур обогрева для плавления парафинов, как правило, требует специальных решений в области обеспечения взрывозащиты и на имеющихся в наличии магнитных плотномерах с поставленной задачей не справляется. На ареометрическом принципе измерений сложно построить плотномер для нестабильных, газообразных, криогенных и вязких сред.The implementation of continuous measurement using the areometric principle is impossible, the use of such a standard in automatic mode is made difficult by the need to ensure the cyclical nature of updating the analyzed liquid. The disadvantage of this method was revealed experimentally when measuring the density of an unstable gas condensate containing a significant amount of heavy hydrocarbon fractions. These heavy fractions contain normal paraffinic hydrocarbons, which influence the result of density measurements by sticking to the float and changing its mass. The heating circuit for the melting of paraffins, as a rule, requires special solutions in the field of explosion protection and the available magnetic density meters cannot cope with this task. On the areometric measurement principle, it is difficult to build a density meter for unstable, gaseous, cryogenic and viscous media.
Известен пикнометрический (весовой) принцип измерения плотности с использованием пикнометров, основанный на определении массы взвешиваемого известного объема жидкости (газа), предварительно отобранного заключенного в пикнометр (мера фиксированного объема) из трубопровода или резервуара при температуре и давлении транспортирования среды по трубопроводу (хранении в резервуаре). [Министерство образования Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Определение плотности тел методом пикнометра» Методические рекомендации Иркутск 2003, http://www.pd.isu.ru/kosm/method/lab/1-9.pdf] взятый за прототип. Плотность измеряемой среды находят из частного от деления разницы массы заполненного и пустого пикнометра на значение вместимости пикнометра при условиях отбора пробы жидкости.The pycnometric (weight) principle of density measurement using pycnometers is known, based on determining the mass of a known volume of liquid (gas) weighed, pre-selected prisoner in a pycnometer (a measure of a fixed volume) from a pipeline or reservoir at a temperature and pressure transporting the medium through the pipeline (stored in a tank ). [Ministry of Education of the Russian Federation State educational institution of higher professional education “Body density determination using the pycnometer method” Methodical recommendations Irkutsk 2003, http://www.pd.isu.ru/kosm/method/lab/1-9.pdf] taken as a prototype . The density of the medium to be measured is found from the quotient of the difference in the mass difference between the filled and empty pycnometer by the capacity value of the pycnometer under the conditions of sampling a liquid.
Недостатком использования известного метода с использованием известной конструкции пикнометра является то, что отсутствует возможность обеспечения цикличности измерений за минимально короткий интервал времени. Высокая продолжительность измерения плотности среды весовым методом от 30 до 60 минут, не отражает изменяющиеся в процессе измерения параметры и физико-химические свойства измеряемой среды. Отсутствие возможности получить серию из результатов измерений за минимальный период времени не дает возможности выявить и исключить некорректные результаты измерений из серии измерений.The disadvantage of using the known method using the well-known construction of the pycnometer is that there is no possibility of ensuring the cyclical nature of measurements for the shortest possible time interval. The high duration of the medium density measurement by the gravimetric method from 30 to 60 minutes does not reflect the parameters and physicochemical properties of the medium being changed during the measurement process. The inability to obtain a series of measurements for a minimum period of time does not make it possible to identify and exclude incorrect measurement results from a series of measurements.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности расширение технологических возможностей устройства, заключающееся в обеспечении измерений в широком диапазоне изменений плотности, температуры и давления рабочих сред и их номенклатуре (нефть, моторное топливо, моторное масло, нестабильный газовый конденсат, сжиженный углеводородный газ, компримированный углеводородный газ и др.), обеспечение возможности цикличности измерений за короткий интервал времени и обеспечение контроля метрологических характеристик рабочих средств измерений плотности в процессе их эксплуатации без остановки технологического процесса перекачки по месту установки (помещения, категорированные по видам взрывопожароопасности) и в лабораторных условиях. Устранение недостатка связанного с сокращением времени цикла измерений. У прототипа в процессе продолжительного измерения плотности среды весовым методом от 30 до 60 минут, характеристики потока, параметров и физико-химические свойства продукции в процессе измерений меняются, а отсутствие возможности получить серию из результатов измерений за относительно короткий период (промежуток) времени не дает возможности выявить и исключить некорректные результаты измерений (промахи).The technical result of the proposed invention is to eliminate the disadvantages of the prototype, in particular the expansion of the technological capabilities of the device, which consists in providing measurements in a wide range of changes in density, temperature and pressure of working media and their nomenclature (oil, motor fuel, engine oil, unstable gas condensate, liquefied petroleum gas , compressed hydrocarbon gas, etc.), ensuring the possibility of cyclical measurements for a short time interval and ensuring control A metrological characteristics of working of measuring density during their operation without stopping the process of transferring the installation location (room, categorized by type of explosive) and in the laboratory. Elimination of the shortage of measurement cycle time. The prototype in the process of continuous measurement of the density of the medium by the gravimetric method from 30 to 60 minutes, the flow characteristics, parameters and physico-chemical properties of the products in the measurement process change, and the inability to obtain a series of measurement results for a relatively short period (period) does not allow identify and eliminate incorrect measurement results (misses).
Поставленный технический результат достигается сочетанием использования общих с прототипом существенных признаков, включающих пикнометр с фиксированным объемом полости, трубопроводы с запорной арматурой и новых признаков, заключающихся в том, что пикнометр выполнен в виде цилиндра с поршнем, соединенного при помощи тяги с тензодатчиком, закрепленным на несущей раме, подпоршневая полость цилиндра связана при помощи трубопроводов с запорной арматурой с системой перекачки измеряемой среды, а надпоршневая полость цилиндра связана с дополнительно снабженной системой создания противодавления заполнению измеряемой средой подпоршневой полости, при помощи трубопроводов с запорной арматурой, соединяющих емкость с гидравлической жидкостью, при этом устройство дополнительно снабжено системой самоповерки пикнометра, связанной с подпоршневой полостью цилиндра, блоком быстроразъемных соединений, связывающих подпоршневую и надпоршневую полости с дополнительными системами, системой промывки быстроразъемных соединений, системой очистки быстроразъемных соединений путем обдува сжатым воздухом, системой поверки сторонних пикнометров (плотномеров), при этом дополнительные системы выполнены с принудительной подачей соответственно гидравлической, поверочной, омывающей жидкостей и обдувающего воздуха при помощи насосов, запорной аппаратуры и трубопроводов, смонтированных на единой несущей раме, рама снабжена приварными бобышками для монтажа транспортировочных ручек.The technical result is achieved by combining the use of common with prototype essential features, including a pycnometer with a fixed volume of the cavity, pipelines with valves and new signs, which consist in the fact that the pycnometer is made in the form of a cylinder with a piston connected with a strain gauge attached to a carrier the frame, the piston cylinder cavity is connected via pipelines with shut-off valves with a system for transferring the measured medium, and the cylinder piston cavity is connected with In addition, it is equipped with a system for creating a back pressure to fill the measured cavity with a piston cavity, using pipelines with shut-off valves connecting the container with hydraulic fluid, while the device is additionally equipped with a pyknometer self-calibration system connected with the piston chamber of the cylinder, a block of quick disconnects connecting the piston and supra piston cavity. systems, flushing system of quick-disconnect joints, cleaning system of quick-disconnect joints by blowing compressed air, a verification system for external pycnometers (densitometers), while additional systems are made with a forced supply of respectively hydraulic, testing, washing liquids and blowing air using pumps, shut-off equipment and pipelines mounted on a single support frame, the frame is equipped with welded lugs for installation of transport handles.
Цилиндр пикнометра снабжен датчиками давления в подпоршневой и надпоршневой полостях.The pycnometer cylinder is equipped with pressure sensors in the sub-piston and supra-piston cavities.
Шток поршня пикнометра снабжен флажком, связанным с оптическими датчиками положения штока и поршня.The piston rod of the pycnometer is equipped with a flag associated with optical sensors for the position of the rod and piston.
Система самоповерки пикнометра выполнена в виде емкости для хранения поверочной жидкости с приводом и насосом, связанной, при помощи трубопровода с запорной арматурой, с подпоршневой полостью цилиндра пикнометра.The pyknometer self-calibration system is made in the form of a reservoir for storing calibration liquid with a drive and a pump, connected with a valve with a piston cylinder of the pycnometer with the help of a pipeline with stop valves.
Система промывки быстроразъемных соединений выполнена в виде емкости с промывочной жидкостью с насосом и приводом, связанной при помощи трубопровода с запорной арматурой и теплообменником с блоком быстроразъемных соединений.The flushing system of quick disconnects is made in the form of a tank with flushing fluid with a pump and a drive, connected by means of a pipeline with valves and heat exchanger with a block of quick disconnect couplings.
Система очистки быстроразъемных соединений путем обдува сжатым воздухом, выполнена в виде компрессора, соединенного с ресивером, трубопроводов с запорной арматурой и теплообменником и сопла обдува, выполненного над быстроразъемными соединениями устройства.The cleaning system of quick-disconnect couplings by blowing with compressed air is made in the form of a compressor connected to a receiver, pipelines with valves and a heat exchanger and a blowing nozzle, made above the quick-disconnect connections of the device.
Система поверки сторонних пикнометров (плотномеров) выполнена в виде встроенного в трубопровод перекачки измеряемой среды дополнительного параллельно расположенного трубопровода с запорной арматурой, в который встроен сторонний пикнометр (плотномер) с термометром.The verification system of third-party pycnometers (densitometers) is made in the form of an additional parallel pipe with stop valves integrated into the pipeline for transferring the measured medium, into which is embedded a third-party pyknometer (density meter) with a thermometer.
Устройство снабжено блоком питания, управляющим контроллером и блоком управления запорной арматурой, электрически связанными с системой перекачки измеряемой среды, системой создания противодавления заполнению измеряемой средой подпоршневой полости с датчиками давления, оптическими датчиками положения поршня, системой самоповерки пикнометра, системой промывки быстроразъемных соединений, системой очистки быстроразъемных соединений путем обдува сжатым воздухом, блоком быстроразъемных соединений и системой поверки сторонних пикнометров (плотномеров).The device is equipped with a power supply unit, a control controller and a shut-off valve control unit electrically connected to the pumping system of the measured medium, a system for creating back pressure to fill the measured piston cavity with pressure sensors, optical piston position sensors, a pyknometer self-checking system, a quick-release washing system, a quick-disconnect cleaning system connections by blowing with compressed air, a block of quick disconnects and a third-party calibration system etrov (densitometer).
Новизной предложенного устройства (эталон) для определения плотности жидких, газожидкостных и газообразных сред является выполнение пикнометра в виде цилиндра с поршнем, соединенного при помощи тяги с тензодатчиком, подпоршневая полость цилиндра связана при помощи трубопроводов с запорной арматурой с системой перекачки измеряемой среды, а надпоршневая полость цилиндра связана с дополнительно снабженной системой создания противодавления заполнению измеряемой средой подпоршневой полости, при помощи трубопроводов с запорной арматурой, соединяющих емкость с гидравлической жидкостью, при этом устройство дополнительно снабжено системой самоповерки пикнометра, связанной с подпоршневой полостью цилиндра, блоком быстроразъемных соединений, связывающих подпоршневую и надпоршневую полости с дополнительными системами, системой промывки быстроразъемных соединений, системой очистки быстроразъемных соединений путем обдува сжатым воздухом, системой поверки сторонних пикнометров, при этом дополнительные системы выполнены с принудительной подачей соответственно гидравлической, поверочной, омывающей жидкостей и обдувающего воздуха при помощи насосов, запорной аппаратуры и трубопроводов.The novelty of the proposed device (standard) for determining the density of liquid, gas-liquid and gaseous media is the execution of a pycnometer in the form of a cylinder with a piston connected with a strain gauge to a strain gauge, the piston chamber of the cylinder is connected by means of pipelines with a shut-off valve to the system of pumping the measured medium, and the piston cavity the cylinder is connected with an additionally equipped system for creating a back pressure to fill the measured piston cavity with the measured medium, using pipelines with stop valves connecting the container with hydraulic fluid, while the device is additionally equipped with a pyknometer self-calibration system associated with the cylinder piston, a block of quick connectors connecting the piston and extra piston cavities with additional systems, a system for flushing quick connectors, a system for cleaning the quick couplings by blowing compressed air, a system for checking third-party pycnometers, with the additional systems being made with forced feeding, respectively, of matic, calibration, washing liquids and blowing air by means of pumps, valves and piping equipment.
Так, выполнение пикнометра в виде цилиндра с поршнем, соединенного при помощи тяги с тензодатчиком позволяет расширить технологические возможности устройства и обеспечить быстрые измерения плотности среды в любой момент ее перекачки по трубопроводу с минимальной затратой на это времени. Взвешивание порожнего пикнометра и пикнометра со средой при помощи тензодатчика без изъятия пикнометра и тензодатчика из системы и определение плотности среды по разнице весов позволяет в несколько раз сократить время на осуществление процедуры определения плотности среды.Thus, the implementation of a pyknometer in the form of a cylinder with a piston, connected with a strain gauge with the help of a thrust gauge, allows the device to expand its technological capabilities and provide fast measurements of the density of the medium at any moment of its transfer through a pipeline with minimal time spent on it. Weighing the empty pycnometer and pycnometer with the medium using a strain gauge without removing the pycnometer and strain gauge from the system and determining the density of the medium by the difference in weights reduces the time required to perform the procedure for determining the density of the medium.
Взаимосвязь подпоршневой полости цилиндра при помощи трубопроводов с запорной арматурой с системой перекачки измеряемой среды позволяет без переналадки и без дополнительных вспомогательных устройств и оборудования осуществить закачку в подпоршневую полость точное количество измеряемой среды и осуществить точные измерения ее массы.The interrelation of the cylinder piston cavity with the help of pipelines with shut-off valves with the system for transferring the measured medium allows, without changeover and without additional auxiliary devices and equipment, to pump the exact amount of the medium being measured into the piston cavity and to make accurate measurements of its mass.
Взаимосвязь надпоршневой полости цилиндра с дополнительно снабженной системой создания противодавления заполнению измеряемой средой подпоршневой полости, при помощи трубопроводов с запорной арматурой, соединяющих емкость с гидравлической жидкостью обеспечивает стабильность в измерениях, заданную скорость закачки измеряемой среды в подпоршневую полость цилиндра. Обеспечивает отток измеряемой среды из заполненной подпоршневой полости цилиндра по окончании измерений и создает условия для сокращения времени последующих циклов измерений.The relationship of the piston cavity of the cylinder with an additionally equipped system for creating back pressure to fill the measured piston cavity with the measured medium, using pipelines with shut-off valves connecting the container to the hydraulic fluid, ensures stability in the measurements, a given rate of injection of the measured medium into the piston cylinder of the cylinder. It provides the outflow of the measured medium from the filled podporshnevoy cavity of the cylinder at the end of the measurements and creates conditions for reducing the time of subsequent measurement cycles.
Создание противодавления гидравлической жидкостью дросселированием позволяет сгладить возможные колебаний давлений среды и с высокой точностью набрать необходимый объем измеряемой среды пикнометром, остановить процесс заполнения подпоршневой полости при подаче сигнала оптическим датчиком.Creating a back pressure with hydraulic fluid by throttling allows smoothing out possible pressure fluctuations of the medium and with high precision, dialing the required volume of the measured medium with a pyknometer, stopping the process of filling the sub-piston cavity when the signal is given by the optical sensor.
Наличие в устройстве системы самоповерки пикнометра, связанной с подпоршневой полостью цилиндра, позволяет быстро осуществить поверку, не прибегая к разборке устройства и его переносу в лабораторию для осуществления поверки и обеспечить быстрый многократный последующий замер плотности в течение заданного промежутка времени, что позволяет более точно определить плотность измеряемой среды, меняющейся во времени в процессе ее перекачки.The presence of a pycnometer self-calibration system in the device associated with a cylinder sub-piston cavity allows for quick calibration without disassembling the device and transferring it to the laboratory for calibration and ensuring quick repeated subsequent density measurement for a specified period of time, which makes it possible to more accurately determine the density the measured environment changing in time in the course of its transfer.
Наличие в устройстве блока быстроразъемных соединений, связывающих подпоршневую и надпоршневую полости с дополнительными системами позволяет быстро соединить и разъединить системы устройства с подпоршневой и надпоршневой полостями пикнометра и этим исключить влияние электрических и гидравлических коммуникаций на точность измерения веса закачанной измеряемой среды в подпоршневую полость цилиндра и обеспечить автоматическое управление работой устройства.The presence in the device of a block of quick connectors connecting the piston and over piston cavities with additional systems allows you to quickly connect and disconnect the systems of the device from the piston and piston cavities of the pycnometer and thereby eliminate the influence of electrical and hydraulic communications on the accuracy of measuring the weight of the pumped measured medium into the piston cylinder and provide automatic device operation control.
Наличие системы промывки быстроразъемных соединений и системы очистки быстроразъемных соединений путем обдува сжатым воздухом позволяет в короткие сроки осуществить промывку и очистку быстроразъемных соединений, привести их в рабочее состояние и обеспечить цикл измерений плотности в сжатое время и с высокой точностью.The presence of the flushing system of quick-disconnects and the system of cleaning quick-disconnects by blowing with compressed air allows in a short time to rinse and clean the quick-release joints, bring them to working condition and ensure the density measurement cycle in a short time and with high accuracy.
Наличие системы поверки сторонних пикнометров (плотномеров), позволяет осуществлять поверку пикнометров (плотномеров), используемых в работе на соседних участках и находящихся в непосредственной близости от предлагаемого устройства, что также позволяет сократить затраты на переезды в лабораторию и транспортировку сторонних пикнометров (плотномеров). При этом осуществляется высокая точность измерений при передаче единицы величины (поверке).The presence of a system for checking third-party pycnometers (densitometers) allows you to calibrate pycnometers (densitometers) used in work in neighboring areas and located in the immediate vicinity of the proposed device, which also reduces the cost of moving to the laboratory and transporting third-party pycnometers (densitometers). In this case, a high accuracy of measurements is carried out at the transmission of a unit of magnitude (verification).
Выполнение дополнительных систем с принудительной подачей соответственно гидравлической, поверочной, омывающей жидкостей и обдувающего воздуха при помощи насосов, запорной аппаратуры и трубопроводов позволяет осуществлять цикличность измерений и определять плотность среды автоматически.The implementation of additional systems with forced supply, respectively, of hydraulic, testing, washing liquids and blowing air with the help of pumps, shut-off equipment and pipelines allows for cyclical measurements and automatically determine the density of the medium.
Признаки наличия у цилиндра пикнометра датчиков давления в подпоршневой и надпоршневой полостях, наличие на штоке поршня пикнометра флажка, связанного с оптическими датчиками положения штока и поршня, выполнение система самоповерки пикнометра в виде емкости для хранения поверочной жидкости с приводом и насосом, связанной, при помощи трубопровода с запорной арматурой, с подпоршневой полостью цилиндра пикнометра, выполнение системы промывки быстроразъемных соединений в виде емкости с промывочной жидкостью с насосом и приводом, связанной при помощи трубопровода с запорной арматурой и теплообменником с блоком быстроразъемных соединений, выполнение системы очистки быстроразъемных соединений путем обдува сжатым воздухом в виде компрессора, соединенного с ресивером, трубопроводов с запорной арматурой, теплообменником и сопла обдува, выполненного над быстроразъемными соединениями устройства, выполнение системы поверки сторонних пикнометров (плотномеров) в виде встроенного в трубопровод перекачки измеряемой среды дополнительного параллельно расположенного трубопровода с запорной арматурой, в который встроен сторонний пикнометр (плотномер), наличие в устройстве блока питания, управляющего контроллера и блока управления запорной арматурой, электрически связанных с системой перекачки измеряемой среды, системой создания противодавления заполнению измеряемой средой подпоршневой полости с датчиками давления, температуры, оптическими датчиками положения поршня, системой самоповерки пикнометра, системой промывки быстроразъемных соединений, системой очистки быстроразъемных соединений путем обдува сжатым воздухом, блоком быстроразъемных соединений и системой поверки сторонних пикнометров - являются признаками дополнительными, направленными на более полное раскрытие основных признаков, направленных на достижение поставленного предполагаемым изобретением технического результата.Signs of the presence of pressure sensors in the piston and supra piston cavities in the pycnometer cylinder, the presence of a flag associated with optical sensors of the rod and piston position on the piston rod of the pyknometer piston, a pyknometer self-calibration system in the form of a storage tank for testing fluid with a drive and a pump connected with a pipeline with valves, with a piston cavity of the pycnometer cylinder, the implementation of the flushing system of quick disconnect connections in the form of a container with washing liquid with a pump and a drive connected using a pipeline with shut-off valves and a heat exchanger with a block of quick disconnect couplings, performing a cleaning system of quick couplings by blowing with compressed air in the form of a compressor connected to a receiver, pipelines with shut-off fittings, a heat exchanger and blowing nozzles performed on the quick disconnect connections of the device, performing a checking system third-party pycnometers (densitometers) in the form of an additional parallel pipe line integrated in the pipeline for transferring the measured medium water with valves, which has an external pycnometer (density meter) embedded in the device, a power supply unit, a control controller and a valve control unit electrically connected to the measured medium pumping system, a backpressure creation system, and the pressure, temperature sensors filled with the measured medium, optical piston position sensors, pycnometer self-calibration system, flushing system of quick disconnect couplings, cleaning system of quick disconnect couplings by blowing compressed air, a block of quick-disconnects and a verification system for third-party pycnometers are additional signs aimed at a more complete disclosure of the main features aimed at achieving the technical result set by the proposed invention.
Предлагаемое устройство применимо в средах, в том числе и в нестабильных, вязких и парафинистых средах, в средах с низкой температурой. Для предлагаемого устройства изменение структуры потока на процесс измерений не оказывают влияния, так как с его применением, возможно моделировать циклы измерений по таким параметрам, как время прохода поршня, поддержание значений давления внутри камеры плотномера (идентичное давлению в трубопроводе). Набор и последующая обработка данных, полученных в результате многократных измерений, позволяет исключить субъективную и случайную составляющую погрешности измерений. В алгоритмы выполнения измерений можно, заложить алгоритм определения оптимального режима в циклах измерений, на основе автоматического анализа полученных данных, время продувки системы, скорости подачи анализируемой рабочей среды, время мойки следов рабочей среды и т.д. Использованием предлагаемого устройства обеспечиваются многократные измерения, вводится автоматическая коррекция в алгоритм работы проходов поршня (в зависимости от получаемых результатов на различных скоростях прохода поршня), обеспечивается контроль параметров рабочей среды, возможность автоматического приведения значений плотности к различным условиям измерений (15 и 20°С) в соответствии с техническими условиями на среду.The proposed device is applicable in environments, including unstable, viscous and paraffinic environments, in environments with low temperature. For the proposed device, the change in the flow structure does not affect the measurement process, since with its application it is possible to simulate measurement cycles using parameters such as the travel time of the piston, maintaining pressure values inside the densitometer chamber (identical to the pressure in the pipeline). The collection and subsequent processing of data obtained as a result of repeated measurements allows one to exclude the subjective and random component of the measurement error. In the measurement algorithms, it is possible to lay out an algorithm for determining the optimal mode in measurement cycles, based on automatic analysis of the data obtained, the system purge time, the flow rate of the analyzed working medium, the washing time of the working medium traces, etc. Using the proposed device, multiple measurements are provided, automatic correction is introduced into the algorithm of the piston passages operation (depending on the results obtained at different speeds of the piston passage), the control of the working medium parameters is provided, the possibility of automatically reducing the density values to different measurement conditions (15 and 20 ° С) in accordance with the specifications on Wednesday.
Метрологические характеристики изобретения соответствуют требованиям к эталону плотности первого разряда с ПГ±0,1 кг\м3 по государственной поверочной схеме (ГОСТ 8.024-2002) при рабочей температуре от минус 50 до 110°С, давления рабочей среды от 0 до 20 МПа, и плотности от 0,1 до 3000 кг/м3.The metrological characteristics of the invention comply with the requirements for the standard of the density of the first discharge with a PW of ± 0.1 kg / m 3 according to the state verification scheme (GOST 8.024-2002) at an operating temperature of
При проведении патентно-информационных исследований, сочетания предложенных известных и новых признаков предполагаемого изобретения в патентной и научно-технической литературе - не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.When conducting patent information research, a combination of the proposed well-known and new features of the proposed invention in the patent and scientific and technical literature was not found, which makes it possible to attribute the signs to those with novelty.
Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и позволяет получить более высокий технический результат, то предлагаемые существенные признаки можно признать соответствующими критерию - изобретательский уровень.Since the proposed combination of features is not known from the prior art and allows to obtain a higher technical result, the proposed essential features can be considered to meet the criterion of inventive step.
Описание осуществления предлагаемого устройства и проведенные опытные работы позволяют отнести предложенный способ к промышленно выполнимым.Description of the implementation of the proposed device and the conducted experimental work can be attributed to the proposed method to be industrially feasible.
На фиг. 1 схематично представлено устройство (эталон) для определения плотности жидких, газожидкостных и газообразных сред.FIG. 1 schematically shows a device (standard) for determining the density of liquid, gas-liquid and gaseous media.
Устройство (эталон) для определения плотности жидких, газожидкостных и газообразных сред состоит из пикнометра, выполненного в виде цилиндра 1 с двойными термостатированными стенками 2 с выкачанным из пространства между ними воздухом с поршнем 3 внутри, со штоком 4. На штоке 4 закреплен флажок 5, по положению которого, при помощи оптических датчиков верхнего положения 6 и нижнего положения 7 определяется наполненность измеряемой средой подпоршневой полости 8 цилиндра 1. Цилиндр 1 при помощи тяги 9 соединен с тензодатчиком 10. Цилиндр 1 с тензодатчиком 10, как и все другие элементы конструкции закреплены на несущей раме 11. Подпоршневая полость 8 при помощи трубопровода 12, быстроразъемного соединения 13, запорной арматуры 14, 15 и 16 связана с трубопроводом 17 перекачки измеряемой рабочей среды. Стрелкой А показано направление движения рабочей среды по трубопроводу 17. Надпоршневая полость цилиндра 1 при помощи трубопровода 18, быстроразъемного соединения 19, запорной арматуры 20, теплообменника, гидравлического насоса 21 и его привода 22 соединена с емкостью 23. Контроль за давлениями в подпоршневой 8 и надпоршневой полостях цилиндра 1 осуществляется при помощи соответствующих датчиков 24 и 25. Температура измеряемой среды определяется датчиком 26. Слив измеряемой среды из под поршневой полости цилиндра 1 осуществляется при помощи запорной арматуры 27 самотеком или принудительно под давлением гидравлической жидкости в надпоршневой полости цилиндра. Трубопроводом 28 емкость 29 с поверочной жидкостью при помощи насоса 30 и его привода 31 через запорную арматуру 32 и 14 и трубопровод 12 соединена с подпоршневой полостью 8 цилиндра 1.The device (standard) for determining the density of liquid, gas-liquid and gaseous media consists of a pyknometer made in the form of a
Омывающая жидкость из емкости 33 насосом 34 с приводом 35 при помощи запорной арматуры 36 и теплообменника 37 подается к форсунке 38 опрыскивателя.The washing liquid from the
Пневматическая магистраль состоит из компрессора 39, его привода 40, ресивера 41, теплообменника 42, запорной арматуры 43 и 44 и сопла 45 для продувки в дренаж.The pneumatic line consists of a
Поршневой эталон плотности можно использовать для поверки другого плотномера 46 встроенного в трубопровод 17 и связанного через запорную арматуру 16, 15, 14, быстроразъемное соединение 13, трубопровод 12 с подпоршневой полостью 8 цилиндра 1.Piston density standard can be used to calibrate another
Для реализации алгоритма управления циклом измерений, устройство снабжено управляющим контроллером 47, блоком электрического питания 48 и блоком управления запорно-регулирующей арматурой 49, включая автономный блок питания (не показано). Система подачи измеряемой среды в пикнометр, система создания противодавления заполнению измеряемой средой подпоршневой полости, система самоповерки пикнометра, система промывки быстроразъемных соединений, системой очистки быстроразъемных соединений, связаны друг с другом при помощи блока 50 (показан пунктирной линией) быстроразъемных соединений 13, 19.To implement the measurement cycle control algorithm, the device is equipped with a
Предлагаемое устройство работает следующим образом:The proposed device works as follows:
Первоначально осуществляют взвешивание, незаполненного измеряемой средой подпоршневой полости 8, цилиндра 1 при помощи тензодатчика 10, на котором при помощи тяги 9 подвешен цилиндр 1 с поршнем 3 и штоком 4. При этом флажок 5 находится напротив оптического датчика 7 нижнего уровня. Затем, надпоршневую полость цилиндра 1 при помощи трубопровода 18, быстроразъемного соединения 19 и запорной арматуры 20 из емкости 23 с включением насоса 21 и его привода 22 заполняют гидравлической жидкостью. Далее в подпоршневое пространство 8 цилиндра 1 по трубопроводу 12 через быстроразъемное соединение 13, из трубопровода 17 подают рабочую измеряемую среду, открыв запорную арматуру 16, 15 и 14 при закрытой запорной арматуре 27. Под давлением измеряемой среды, заполняемой подпоршневую полость, поршень 3 при частично открытой автоматически дросселируемой запорной арматуре 20, начинает подниматься вверх. Одновременно с поршнем 3 поднимается и его шток 4 с флажком 5. При достижении флажком 5 уровня верхнего оптического датчика 6, подача измеряемой среды в цилиндр 1 прекращается. При этом, при подходе флажка 5 к оптическому датчику, при помощи запорной арматуры 20, заполнение подпоршневого пространства замедляют путем дросселирования - уменьшения скорости перетока гидравлической жидкости из надпоршневой полости цилиндра 1 в емкость 23. Заполненную измеряемой средой подпоршневую полость и цилиндр 1 вновь взвешивают, после чего по разнице весов заполненной и незаполненной подпоршневой полости, деленной на объем измеряемой среды, находящейся в цилиндре, определяют плотность среды. При взвешивании цилиндра с незаполненной и заполненной подпоршневой полостью 8 для устранения возможных при взвешивании неточностей гидравлические и электрические коммуникации отключают. Для осуществления следующего определения плотности осуществляют слив среды из подпоршневой полости, для чего открывают запорную арматуру 14 и 27. А запорную арматуру 15 закрывают. Одновременно открывают запорную арматуру 20, включают привод 22 насоса 21 и закачиванием гидравлической жидкости в надпоршневую полость цилиндра 1 возвращают поршень в исходное нижнее положение, вытесняя измеряемую среду из подпоршневой полости 8. Окончанием подачи гидравлической жидкости в надпоршневую полость служит сигнал оптического датчика 7, который срабатывает при установке флажка 5 штока 4 напротив датчика 7. После этого можно приступать к следующему определению плотности измеряемой среды, осуществляемой в такой же как описано выше последовательности.Initially, weighting is carried out, unfilled with the measured medium of the
Система проверки и контроля за правильностью работы предлагаемого устройства, поверка фиксированного объема цилиндра пикнометра осуществляется следующим образом:The system of checking and monitoring the correct operation of the proposed device, checking the fixed volume of the pycnometer cylinder, is carried out as follows:
Из емкости 29 при помощи насоса 30 и включенного привода 31 при открытой запорной арматуре 32 по трубопроводу 28 в подпоршневую полость 8 через быстроразъемное соединение 13 и трубопровод 12 закачивают поверочную жидкость, которая точно также, создаваемым насосом 30 давлением, при открытой на заданный уровень запорной арматуре 20, начинает поднимать поршень 3 со штоком 4 и флажком 5 до сигнала оптического датчика 6 верхнего положения, вытесняя гидравлическую жидкость из надпоршневогой полости цилиндра 1 в емкость 23. Взвешивание незаполненного цилиндра и заполненного поверочной жидкостью и вычисление плотности поверочной среды позволяют определить правильность работы предлагаемого устройства и в случае отклонения показателей плотности осуществляют соответствующую настройку и регулирование. При наличии отклонений, при измерении плотности измеряемой рабочей среды и поверочной жидкостей, осуществляют корректировку объема подпоршневой полости 8 и соответственно объема закачиваемой в полость 8 измеряемой среды.From
По окончании заполнения подпоршневой 8 или надпоршневой полостей цилиндра 1 соответственно рабочей измеряемой средой и гидравлической жидкостью или поверочной жидкостью для стабилизации давлений сред осуществляют выдержку в течение 1-3-х минут.At the end of the filling of the
Система мойки и очистки в случае загрязнения быстроразъемных соединений работает следующим образом:The system of washing and cleaning in case of pollution of quick-disconnect joints works as follows:
Из емкости 33, насосом 34 с включением привода 35, при открытой запорной арматуре 36, к форсунке 38 через теплообменник 37 подают моющую жидкость. Окончательную очистку, при необходимости, производят путем обдува быстроразъемных соединений сжатым воздухом, создаваемым компрессором 39 с приводом 40, из ресивера 41 при прохождении через теплообменник 42, при открытой запорной арматуре 43 и 44 при помощи сопла 45. Мойку и очистку осуществляют в течение 1-3-х минут.From the
Поверку стороннего плотномера 46 (пикнометра) осуществляют путем определения плотности измеряемой среды при помощи цилиндра 1 в соответствии с описанной выше последовательностью с одновременным определением плотности измеряемой этой же среды сторонним пикнометром 46 в соответствии со свойственной ему технологией определения. Расчет плотности измеряемой среды осуществляют раздельно по каждому пикнометру - по цилиндрическому, выполненному в виде цилиндра 1 и по стороннему 46. Результаты плотности сравнивают и принимают соответствующее решение по корректировке замеров и регулировке объема стороннего плотномера.Verification of the external densitometer 46 (pycnometer) is carried out by determining the density of the medium to be measured using
Все системы предлагаемого устройства связаны автоматическим управлением процесса. Для реализации алгоритма управления циклом измерений, устройство оснащено управляющим контроллером 47, датчиками давления 24, 25, датчиком температуры 26, блоком электрического питания 48, блоком управления запорно-регулирующей арматурой 49, системой очистки мест разъединения\соединения от остатков рабочей среды с форсункой 38 для подачи омывающей жидкости и обдува места сопряжения сжатым воздухом от магистрали компрессора 39 соплом 45. Соединение и разъединение линии подачи среды и гидравлической жидкости выполняется с применением пневмопривода блока быстроразъемных соединений 50 (пневмоцилиндра с электромагнитной защелкой) с размещенными в его корпусе быстроразъемными соединениями. Измерительная информация передается по линии связи 51 на ПК или верхний уровень АСУ ТП системы измерений и\или узла учета. Используя расчетный метод в контроллере блока управления 47, вычисляется плотность рабочей среды «ρ» косвенным методом,All systems of the proposed device are connected by automatic process control. To implement the measurement cycle control algorithm, the device is equipped with a
ρ=M3/V, гдеρ = M3 / V, where
V - фиксированный объем.V is a fixed volume.
М3-разница весов заполненного и незаполненного измеряемой средой цилиндра 1.M3 is the difference in weights of
При включении питания используемых в составе устройства средств измерений и оборудования контроллер 47 производит опрос устройств и формирует диагностическое сообщение об исправности всех систем и возможности начала цикла измерений. При этом выполняется контроль закрытого состояния крана 15 (закрыт в начале цикла); контроль закрытого состояния запорной арматуры 20, 32, 36, 43, 44; запуск электрических двигателей насосов 22, 35, 40 (31 насос запускается по отдельной программе для поверки фиксированного объема); контроль с коммутированного положения устройства соединения\рассоединения; открытие запорной арматуры 27; контроль срабатывания фотодатчиков 6 и 7 и датчиков давления 24, 25.When you turn on the power used in the composition of the device measuring instruments and equipment, the
Перед началом измерений по команде оператора запускается цикл измерений плотности с использованием средств измерений и оборудования эталона плотности. При этом осуществляется контроль соединенного положения коммуникаций подачи гидравлической жидкости, линии связи оптических датчиков и рабочей среды привода, контроль нахождения поршня в нижней точке по сигналу от флажка 5 и оптического датчика нижнего положения поршня 7, контроль закрытого состояния запорной арматуры 20, контроль закрытого состояния запорной арматуры 14, 15, открытие запорной арматуры 27, проверка равенства величины давления по сигналам датчиков давления 24, 25; открытие запорной арматуры 20 на заданную полноту, контроль и регулирование скорости заполнения (времени заполнения) «уставкой» значений величины разности давлений преобразователей давления 24, 25, контроль заполненного состояния поршневого пикнометра по сигналу оптического датчика верхнего положения 6, подача омывающей жидкости на место возможного нахождения остатков рабочей среды и гидравлической жидкости в течении заданного времени, обдув мест возможного нахождения остатков рабочей среды и гидравлической жидкости в течении заданного промежутка времени, отключение электрических двигателей приводов 22, 31, 35, 40, временная выдержка в состоянии покоя, взвешивание заполненного блока фиксированного объема, соединение коммуникаций подачи гидравлической жидкости, линии связи оптических датчиков и рабочей среды приводом, контроль соединенного положения коммуникаций подачи гидравлической жидкости, линии связи оптических датчиков и рабочей среды привода, контроль нижнего положения поршня по сигналу оптического датчика 7, рассоединение быстроразъемных соединений, подача омывающей жидкости на место возможного нахождения остатков рабочей среды и гидравлической жидкости, обдув мест возможного нахождения остатков рабочей среды и гидравлической жидкости, временная выдержка в состоянии покоя, взвешивание пустого блока фиксированного объема, соединение коммуникаций подачи гидравлической жидкости, линии связи оптических датчиков и рабочей среды приводом.Before the start of measurements, the operator starts a cycle of density measurements using measuring instruments and density standard equipment. At the same time, the connected position of the hydraulic supply communications, the optical sensor communication line and the drive working medium are monitored, the piston is located at the lowest point of the signal from the flag 5 and the optical piston 7 lower position sensor, the control of the closed state of the shut-off valves 20, the control of the closed state of the locking valves 14, 15, opening the valves 27, checking the equality of the pressure value by the signals of the pressure sensors 24, 25; opening the valves 20 to a predetermined completeness, monitoring and regulating the filling rate (filling time) with the “setpoint” values of the pressure difference of pressure transducers 24, 25, monitoring the filled state of the piston pycnometer according to the signal of the optical sensor of the upper position 6, supplying the washing liquid to the place of possible location residues of working medium and hydraulic fluid for a predetermined time, blowing in the places of possible location of residuals of working medium and hydraulic fluid for a given time the first time interval, turning off the electric motors of the drives 22, 31, 35, 40, temporary holding at rest, weighing the filled block of a fixed volume, connecting the hydraulic fluid supply communications, optical sensor communication lines and the working medium by the drive, monitoring the connected position of the hydraulic fluid supply communications , the communication lines of the optical sensors and the working environment of the drive, the monitoring of the lower position of the piston according to the signal of the optical sensor 7, disconnection of the quick disconnect connections, feed washing liquid to the place of possible location of residual working medium and hydraulic fluid, blowing in places of possible finding of residual working medium and hydraulic fluid, temporary holding at rest, weighing empty block of fixed volume, connecting hydraulic supply lines, optical communication lines and driven medium .
Перетекание гидравлической жидкости через запорную арматуру 20 в емкость 23 и скорость заполнения регулируют степенью открытия запорной арматуры 20. Этот процесс автоматизирован и задается автоматически через величину перепада давления на датчиках 24, 25. Далее, чтобы завершить цикл, система гидравлического противодавления выполняет задачу выталкивания взвешенной рабочей среды из фиксированного объема, обеспечивая тем самым цикличность процесса измерений и взвешивание новой части рабочей среды.The flow of hydraulic fluid through the shut-off
Цикл измерений завершен. По команде оператора можно настраивать количество циклов измерений, по итогам, которых формируется протокол заданной формы или передача данных в АСУ ТП объекта.The measurement cycle is complete. At the operator's command, it is possible to adjust the number of measurement cycles, according to the results of which a protocol of a given form is formed or data transfer to the automated process control system of the object.
С применением предлагаемого устройства возможно полностью метрологически обеспечить рабочие средства измерений плотности, эксплуатирующиеся в нефтегазодобывающей и перерабатывающей промышленности. Устройство найдет применение на нефтехимических предприятиях и испытательных центрах благодаря взрывозащищенному исполнению и мобильности (возможно, изготовить эталон весом не более 30 кг и с габаритными размерами 500x500x400 мм).With the use of the proposed device, it is possible to completely metrologically provide working density measurement tools that are used in the oil and gas producing and processing industries. The device will be used in petrochemical enterprises and test centers due to the explosion-proof performance and mobility (it is possible to make a standard weighing no more than 30 kg and with dimensions of 500x500x400 mm).
Предлагаемый эталон плотности, реализующий весовой принцип измерений плотности рабочих сред с использованием фиксированного объема образованного стенками цилиндра и нижней плоскостью поршня обеспечивает высокую точность определения плотности среды, малые затраты времени на проведение измерений и расширенные технологические возможности, заключающиеся в:The proposed density standard, which implements the weighting principle of measuring the density of working media using a fixed volume formed by the cylinder walls and the lower piston plane, provides high accuracy in determining the density of the medium, low time consumption for measurements and advanced technological capabilities, which consist in:
- периодическом измерении плотности в рабочих условиях в ручном или автоматическом режиме;- periodic density measurement in the working conditions in manual or automatic mode;
- эксплуатацию эталона плотности в широких пределах изменения рабочего давления среды до 25 МПа, температуры от минус 50 до 110°С, плотности среды от 0,1…3000 кг/м3 сред;- operation of the density standard in a wide range of changes in the working pressure of the medium up to 25 MPa, temperature from minus 50 to 110 ° С, density of the medium from 0.1 ... 3000 kg / m 3 of media;
- настраиваемый оператором процесс (алгоритм) измерений с различной скоростью проходов поршня;- operator-configured process (algorithm) of measurements with different speeds of piston passes;
- данные, полученные с применением предлагаемого эталона, легко интегрируются в существующие системы измерений количества и показателей качества углеводородного сырья в цифровом виде посредством встраиваемого интерфейса связи RS485 (Modbus) или по протоколу HART;- data obtained using the proposed standard can be easily integrated into existing systems for measuring the quantity and quality of hydrocarbons in digital form via an embedded RS485 communication interface (Modbus) or using the HART protocol;
- обеспечивается возможность проведения поверки, калибровки, градуировки, контроля метрологических характеристик (KMX) рабочих средств измерений плотности, канала измерений плотности счетчиков-расходомеров массовых;- it is possible to carry out verification, calibration, calibration, control of metrological characteristics (KMX) of working tools for measuring density, channel measuring density of mass flow meters;
- позволяет проводить исследование влияния возмущенных структур потока и значений расхода и изокинетичности на показание рабочих поверяемых плотномеров;- allows you to study the effect of perturbed flow patterns and flow and isokinetic values on the reading of working calibrated density meters;
- позволяет интегрировать эталон в работу с турбопоршневыми поверочными установками (ТПУ) различных моделей;- allows you to integrate the standard in work with turbopiston calibration units (TPU) of various models;
- позволяет сократить время проведения поверки, калибровки,- allows to reduce the time of verification, calibration,
градуировки, контроля метрологических характеристик в процессе эксплуатации поточных преобразователей плотности, канала измерений плотности счетчиков-расходомеров массовых;graduation, control of metrological characteristics during operation of in-line density converters, channel for measuring the density of mass flow meters;
- обеспечивает выполнение требований СТО Газпром 5.9-2007 «ОЕИ. Расход и количество углеводородных сред. Методика выполнения измерений» (таблица 15) в части проведения периодических процедур контроля метрологических характеристик средств измерений плотности из состава узлов учета, систем измерений количества и показателей качества товарной продукции;- ensures compliance with the requirements of STO Gazprom 5.9-2007 “OEI. Consumption and amount of hydrocarbon media. Methods of measurement ”(table 15) in terms of conducting periodic procedures for monitoring the metrological characteristics of density measurement tools from the composition of metering stations, quantity measurement systems and quality indicators of commercial products;
- повышает точность измерений количества товарной продукции путем выявления и предупреждения недостоверных измерений в процессе эксплуатации средств измерений плотности;- improves the accuracy of measurements of the quantity of marketable products by detecting and preventing inaccurate measurements during the operation of density measuring instruments;
- исключает субъективную, систематическую и случайную составляющие погрешности из результата измерений благодаря автоматическому цикличному режиму работы эталона.- eliminates the subjective, systematic and random components of the error from the measurement result due to the automatic cyclical mode of operation of the standard.
- обеспечивает измерение плотности сред в потоке без остановки технологического процесса перекачки.- provides a measurement of the density of media in the stream without interrupting the transfer process.
Изобретение обеспечивает исполнение требований нормативных документов по поверке автоматических поточных преобразователей плотности жидкости (плотномеров), а именно подтверждение их метрологических характеристик в реальных условиях на рабочей среде по месту эксплуатации и в целях контроля в межповерочный интервал с применением эталона плотности.The invention provides for the fulfillment of the requirements of regulatory documents for the calibration of automatic fluidized density flux converters (density meters), namely, confirmation of their metrological characteristics in real conditions on the working environment at the place of operation and for monitoring purposes in the calibration interval using the density standard.
В настоящее время на предприятии изготовлен опытный образец поршневого эталона плотности и проведены предварительные испытания показавшие положительные результаты. По итогам комплексных испытаний будет принято решение об использовании предлагаемого способа в производстве.Currently, the company has manufactured a prototype of the piston density standard and conducted preliminary tests that showed positive results. According to the results of complex tests, it will be decided to use the proposed method in production.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133534A RU2691671C1 (en) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | Device (reference) for measuring density of liquid, gas-liquid and gaseous media |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133534A RU2691671C1 (en) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | Device (reference) for measuring density of liquid, gas-liquid and gaseous media |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2691671C1 true RU2691671C1 (en) | 2019-06-17 |
Family
ID=66947810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018133534A RU2691671C1 (en) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | Device (reference) for measuring density of liquid, gas-liquid and gaseous media |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691671C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112855116A (en) * | 2021-01-06 | 2021-05-28 | 大庆丹诺石油科技开发有限公司 | Oil well oil-gas-water three-phase flow metering device and metering method |
| RU206842U1 (en) * | 2021-03-18 | 2021-09-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Метрология-Комплект" | Hydraulic controller |
| CN114486623A (en) * | 2022-01-19 | 2022-05-13 | 中国恩菲工程技术有限公司 | Density measuring device |
| CN114486622A (en) * | 2022-01-19 | 2022-05-13 | 山东交通学院 | Experimental device and method for measuring density of liquid at different temperatures in real time |
| RU2811042C1 (en) * | 2023-09-21 | 2024-01-10 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Bench for calibration and initial verification of in-line density converters |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1041909A1 (en) * | 1982-03-12 | 1983-09-15 | Андижанское Специальное Проектно-Конструкторское Бюро Объединения "Союзнефтеавтоматика" | Pneumometric density meter checking method |
| RU15787U1 (en) * | 1999-12-27 | 2000-11-10 | Варламов Валерий Петрович | DENSITY OF LIQUID MEDIA |
| RU2000120543A (en) * | 2000-07-31 | 2002-07-20 | Кабардино-Балкарский госуниверситет | PICNOMETER FOR DETERMINING THE DENSITY OF LIQUIDS WITH INCREASED ELASTICITY OF OWN SATURATED VAPORS |
| US8156798B1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-04-17 | Hongfeng Bi | High pressure high temperature fluid densitometer |
| RU170327U1 (en) * | 2016-07-13 | 2017-04-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтяные и газовые измерительные технологии", ООО "НГИТ" | Installation for calibration, verification and control of metrological characteristics of flow densitometers of oil and oil products |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2194970C2 (en) * | 2000-07-31 | 2002-12-20 | Кабардино-Балкарский госуниверситет | Pycnometer determining density of liquids with increased pressure of own saturated vapors |
-
2018
- 2018-09-21 RU RU2018133534A patent/RU2691671C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1041909A1 (en) * | 1982-03-12 | 1983-09-15 | Андижанское Специальное Проектно-Конструкторское Бюро Объединения "Союзнефтеавтоматика" | Pneumometric density meter checking method |
| RU15787U1 (en) * | 1999-12-27 | 2000-11-10 | Варламов Валерий Петрович | DENSITY OF LIQUID MEDIA |
| RU2000120543A (en) * | 2000-07-31 | 2002-07-20 | Кабардино-Балкарский госуниверситет | PICNOMETER FOR DETERMINING THE DENSITY OF LIQUIDS WITH INCREASED ELASTICITY OF OWN SATURATED VAPORS |
| US8156798B1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-04-17 | Hongfeng Bi | High pressure high temperature fluid densitometer |
| RU170327U1 (en) * | 2016-07-13 | 2017-04-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтяные и газовые измерительные технологии", ООО "НГИТ" | Installation for calibration, verification and control of metrological characteristics of flow densitometers of oil and oil products |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| А.Р. ХАЙДАРОВ, И.К. ГАЙНУЛЛИН, А.Г. СЛАДОВСКИЙ, О.Ю. СЛАДОВСКАЯ "ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭТАЛОН ЕДИНИЦЫ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ В ПОТОКЕ" ВЭТ 18-10-2014. * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112855116A (en) * | 2021-01-06 | 2021-05-28 | 大庆丹诺石油科技开发有限公司 | Oil well oil-gas-water three-phase flow metering device and metering method |
| RU206842U1 (en) * | 2021-03-18 | 2021-09-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Метрология-Комплект" | Hydraulic controller |
| CN114486623A (en) * | 2022-01-19 | 2022-05-13 | 中国恩菲工程技术有限公司 | Density measuring device |
| CN114486622A (en) * | 2022-01-19 | 2022-05-13 | 山东交通学院 | Experimental device and method for measuring density of liquid at different temperatures in real time |
| CN114486622B (en) * | 2022-01-19 | 2023-10-20 | 山东交通学院 | Experimental device and method for measuring density of liquid at different temperatures in real time |
| CN114486623B (en) * | 2022-01-19 | 2024-03-22 | 中国恩菲工程技术有限公司 | Density measuring device |
| RU2811042C1 (en) * | 2023-09-21 | 2024-01-10 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Bench for calibration and initial verification of in-line density converters |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2691671C1 (en) | Device (reference) for measuring density of liquid, gas-liquid and gaseous media | |
| CN107941307B (en) | Propellant flow field calibration system and method for conventional large-scale liquid engine | |
| CN105784054B (en) | A kind of system and method suitable for demarcating irregular shape air cavity volume | |
| US20180010951A1 (en) | Meter stablizer | |
| JP2010014435A (en) | Settlement measuring device and method | |
| CN104359521A (en) | Large-capacity storage tank volume detection system and calibration method | |
| JP4512827B2 (en) | Leakage inspection method and apparatus | |
| CN105823532A (en) | Mobile flow online calibrating system | |
| CN106338357B (en) | Inverse U-shaped tube differential pressure gauge and method | |
| KR102094423B1 (en) | Volume change measuring device for repeated pressurized testing of high pressure container | |
| CN111912756B (en) | Measuring device and measuring method for core pore compression coefficient | |
| CN208383646U (en) | A kind of solution density on-line measuring device | |
| CN104034104A (en) | A Method Of Charging A Coolant | |
| CN109211726B (en) | On-line resonant densimeter calibrating device | |
| RU2762996C1 (en) | Mobile calibration rig | |
| CN205642568U (en) | Online calibration system of portable flow | |
| CN113670626B (en) | Test device for researching influence of bubbles in environmental factors on flow measurement | |
| CN208420604U (en) | Dynamic density meter calibrating installation | |
| CN108801848B (en) | Intelligent constant-temperature verification liquid densimeter test device | |
| KR101571968B1 (en) | Fuel supply monitoring device for vessels | |
| CN113188637A (en) | Movable on-line calibrating device for coriolis mass flowmeter by standard meter method | |
| CN110895205B (en) | On-spot calibration system of test bench flow measurement of aeroengine | |
| RU2787722C9 (en) | Method for measuring the internal volume of vessels of various volumes with a complex inner surface and apparatus for implementation thereof | |
| RU2787722C1 (en) | Method for measuring the internal volume of vessels of various volumes with a complex inner surface and apparatus for implementation thereof | |
| CN110895203B (en) | On-site calibration method for turbine flowmeter of test bed of aerospace engine |