RU2718140C1 - Способ измерения массы одного из компонентов двухкомпонентного вещества с коррекцией по температуре и устройство для его реализации - Google Patents
Способ измерения массы одного из компонентов двухкомпонентного вещества с коррекцией по температуре и устройство для его реализации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2718140C1 RU2718140C1 RU2019109437A RU2019109437A RU2718140C1 RU 2718140 C1 RU2718140 C1 RU 2718140C1 RU 2019109437 A RU2019109437 A RU 2019109437A RU 2019109437 A RU2019109437 A RU 2019109437A RU 2718140 C1 RU2718140 C1 RU 2718140C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substance
- component
- pipeline
- mass
- flow
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/86—Indirect mass flowmeters, e.g. measuring volume flow and density, temperature or pressure
Abstract
Настоящее изобретение относится к измерению массы одного вещества в составе с другим веществом. Предлагаемый способ измерения массы Мх одного из компонентов «х» двухкомпонентного вещества («x» и «y»), поступающего по трубопроводу с внутренним сечением S за время Т, с коррекцией по температуре (t°) этого вещества, состоящий из измерения температуры вещества (t°), скорости потока (U) и в определении силы (F), с которой поток действует на элемент сопротивления и в вычислении массы Мх по формуле Мх=ρx(t°)/(ρx(t°)-ρy(t°))∫T(KF/U-ρy(t°)SU)dt, где Мх - масса измеряемого вещества компонента «x» за время Т, K - градуировочный коэффициент, ρx(t°) и ρy(t°) - известные зависимости плотностей ρх и ρу двух компонентов соответственно «x» и «y» от температуры t° контролируемого вещества. Устройство, реализуемое предлагаемый способ, состоит из трубопровода с внутренним диаметром S, датчика температуры контролируемого вещества, датчика скорости потока в трубе, пьезодатчика, преобразующего действие силы F в эквивалентный электрический сигнал, который, как и сигналы от других датчиков, поступает на вычислительное устройство для определения Мх по приведенной выше формуле. Технический результат - повышение точности измерения массы одного компонента в двухкомпонентном веществе, транспортируемом по трубопроводу. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к измерению массы одного вещества в составе с другим веществом.
Данное техническое решение может быть использовано в различных отраслях промышленности, где необходимо измерять массу одного из компонентов двухкомпонентного технологического продукта.
В частности данное изобретение может быть использовано в оперативном контроле добычи нефти непосредственно на нефтяной скважине по результатам контроля скважинной жидкости с помощью данного устройства, что позволит оперативно оценивать эффективность работы данной скважины в реальном масштабе времени.
Известны многофазные массовые расходомеры (патенты РФ №2406977, №2460973 и №2339007), использующие силы Кориолиса в колеблющихся трубках, в которых проходит поток контролируемой многофазной среды.
Недостатком указанных устройств является ограничение по содержанию газа в контролируемой многофазной среде.
Наиболее близким, принятым за прототип, является устройство измерения массового расхода газожидкостной среды (патент РФ №2178871), содержащий датчик объемного расхода газожидкостной среды, датчик плотности смеси, вычислительные устройства (умножители, делители, вычитающие устройства, блок задания константы, ПЗУ) и индикатор.
Недостатком указанного прототипа является зависимость точности измерений от структуры потока и, в частности, от вида и степени присутствия газового компонента.
Кроме того, такое устройство сложное из-за применения радиационного датчика плотности с источником ионизирующего излучения и стоимость его очень высока.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерения массы одного компонента в двухкомпонентном веществе, транспортируемом по трубопроводу.
На фигуре представлено предлагаемое устройство, где:
1. Трубопровод с потоком контролируемого вещества.
2. Датчик скорости потока.
3. Элемент сопротивления потоку.
4. Пьезодатчик.
5. Вычислительное устройство.
6. Индикатор.
7. Датчик температуры.
Предлагаемый способ и устройство для измерения массы вещества работает следующим образом.
Поток контролируемого вещества в трубопроводе 1 воздействует на датчик скорости потока 2, например, турбинный расходомер. Выходной сигнал с датчика скорости потока 2, пропорциональный скорости потока U, поступает на первый вход вычислительного устройства 5. Далее поток по трубопроводу воздействует на элемент сопротивления потоку 3, который жестко связан с пьезодатчиком 4. Под действием потока элемент сопротивления потоку 3 заставляет деформироваться пьезодатчик 4, сигнал с которого поступает на второй вход вычислительного устройства 5. Сигнал с датчика температуры 7, отражающий текущую температуру контролируемого вещества, поступает на третий вход вычислительного устройства.
Таким образом, из-за действия силы F на элемент сопротивления 3, а в конечном счете и на пьезодатчик 4, с последнего будет поступать сигнал F=κма=κмU/Δt,
где κ - коэффициент, который определяется конструктивными параметрами элемента сопротивления 3 и пьезодатчика 4;
м - часть массы вещества потока, которая воздействует на элемент сопротивления 3 за промежуток времени Δt;
а - ускорение;
U - скорость потока.
Пользуясь последней формулой, определим общую массу М вещества, проходящего по всему поперечному сечению S трубопровода за время Т:
где K - градуировочный коэффициент устройства, который определяется при его аттестации на расходомерном стенде.
Для случая, когда измеряется двухкомпонентное вещество с плотностями ρхи ρу компонентов «х» и «у», запишем массу этого вещества в виде:
М=ρхVx+ρуVy,
здесь Vx и Vy - объемы компонентов «х» и «у» в общем объеме V=Vx+Vy. Для определения, например, Vx с учетом последнего выражения запишем
М=ρxVx-ρyVx+ρyV,
откуда Vx=М/(ρх-ρу)-ρуV/(ρх-ρу),
учитывая, что V=USΔt и М=(KF/U)Δt, объем компонента «х», поступивший по трубопроводу за время Т определится как
Vx=1/(ρx-ρу)∫T(КF/U-ρySU)dt,
а масса компонента «х», поступившая по трубопроводу за время Т, выразится в виде
В предлагаемом техническом решении в формуле (2) вместо постоянных значений плотностей ρх и ρу вводятся функции зависимости этих плотностей от текущей температуры контролируемого вещества ρx(t°) и ρy(t°).
Мх=ρx(t°)/(ρx(t°)-ρy(t°))∫T(КF/U-ρy(t°)SU)dt.
Эти зависимости определяются либо по известным физическим данным компонентов контролируемого вещества, либо по результатам лабораторных замеров плотностей компонентов при различных реально возможных температурах конкретных технологических процессов и вводятся в вычислительное устройство, например в виде таблиц, представляющих значения р при различных температурах.
Что касается измерения массы нефти, поступающей из нефтяной скважины, то периодически из каждой скважины берут пробы скважинной жидкости для анализа ее в лаборатории. Учитывая, что параметры скважинной жидкости на каждой скважине практически изменяются не так часто, представляется возможным периодически контролировать функции ρx(t°) и ρy(t°) в лаборатории и тем самым вести оперативный учет добычи нефти непосредственно на скважине, т.е. постоянно контролировать эффективность работы каждой скважины, чего в настоящее время нет.
Другие примеры применения предлагаемого технического решения - это различные водные примеси с твердыми веществами, такие как смесь воды и извести (известковое молоко), цементные водные растворы, глиняные водные смеси, а также такие смеси, как «газ + жидкость» или «газ + твердое вещество» и множество других двухкомпонентных веществ, используемых в промышленности, где необходимо контролировать расход одного из компонентов двухкомпонентных веществ.
Предлагаемые способ и устройство измерения массы вещества в трубопроводе фактически аналогичен измерению массы вещества с помощью тензодатчика в статике, нашедшему в настоящее время широкое применение в повседневной практике. В предлагаемом решении измерение массы вещества производится также с помощью тензодатчика, но в динамике, т.е. непосредственно в потоке вещества в трубопроводе. Для этого дополнительно вводится измерение скорости потока.
Помимо этого, данное предложение позволяет измерять массу одного из компонентов контролируемого двухкомпонентного вещества непосредственно в динамике в действующем трубопроводе.
Предлагаемое изобретение может найти широкое применение в самых различных отраслях промышленности, где необходимо контролировать массу или объем одного из компонентов двухкомпонентных вещества, не измеряемых или трудно измеряемых существующими средствами.
Claims (7)
1. Способ измерения массы одного из компонентов двухкомпонентного вещества с коррекцией по температуре контролируемого вещества, поступающей по трубопроводу сечением S за время Т, состоящий в определении скорости потока вещества U в трубопроводе, в определении силы F, с которой поток контролируемого вещества воздействует на элемент сопротивления потоку в трубопроводе, в определении температуры t° вещества в потоке и в вычислении массы одного компонента двухкомпонентного измеряемого вещества, прошедшего по трубопроводу за время Т, по формуле
Мх=ρx(t°)/(ρx(t°)-ρy(t°))∫T(KF/U-ρy(t°)SU)dt,
где Mx - масса измеряемого вещества компонента «х» за время Т,
K - градуировочный коэффициент,
ρx(t°) и ρy(t°) - известные зависимости плотностей ρх и ρу двух компонентов соответственно «х» и «у» от температуры t° контролируемого вещества.
2. Устройство для реализации способа измерения массы одного из компонентов двухкомпонентного вещества по п. 1, содержащее трубопровод с внутренним сечением S, по которому движется контролируемое вещество, датчик скорости (U) потока вещества в трубопроводе, элемент сопротивления потоку, реагирующий на силу (F), с которой поток действует на этот элемент, установленный в трубопроводе по ходу потока и жестко связанный с пьезодатчиком, преобразующим значение этой силы в эквивалентный электрический сигнал, датчик температуры контролируемого вещества, при этом сигналы от датчика скорости, от пьезодатчика и от датчика температуры поступают на входы вычислительного устройства, которое по известным зависимостям плотностей ρх и ρу компонентов соответственно «х» и «у» контролируемого вещества от его температуры t°-ρx(t°) и ρy(t°) и градуировочного коэффициента K реализует вычисление массы компонента «х» Мх по формуле
Мх=ρx(t°)/(ρx(t°)-ρy(t°))∫T(KF/U-ρy(t°)SU)dt.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019109437A RU2718140C1 (ru) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | Способ измерения массы одного из компонентов двухкомпонентного вещества с коррекцией по температуре и устройство для его реализации |
PCT/RU2020/000202 WO2020209760A2 (ru) | 2019-03-29 | 2020-03-26 | Способ измерения массы одного из компонентов двухкомпонентного вещества с коррекцией по температуре и устройство для его реализации |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019109437A RU2718140C1 (ru) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | Способ измерения массы одного из компонентов двухкомпонентного вещества с коррекцией по температуре и устройство для его реализации |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2718140C1 true RU2718140C1 (ru) | 2020-03-30 |
Family
ID=70156333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019109437A RU2718140C1 (ru) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | Способ измерения массы одного из компонентов двухкомпонентного вещества с коррекцией по температуре и устройство для его реализации |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2718140C1 (ru) |
WO (1) | WO2020209760A2 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10170320A (ja) * | 1996-12-11 | 1998-06-26 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 流量計 |
RU2319003C1 (ru) * | 2006-08-14 | 2008-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологическая лаборатория" | Способ определения массового расхода газожидкостной смеси |
RU2339008C2 (ru) * | 2004-03-25 | 2008-11-20 | Роузмаунт Инк. | Упрощенное измерение свойства текучей среды |
RU2351900C2 (ru) * | 2006-08-07 | 2009-04-10 | Алексей Федорович Писарев | Расходомер жидких сред в трубопроводах |
US9157775B2 (en) * | 2013-03-15 | 2015-10-13 | Rosemount Inc. | Flowmeter for measuring flow of a process fluid through a conduit including process variable sensors mounted on a pitot tube |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2359126C (en) * | 2001-09-26 | 2003-08-05 | Miroslawa Tepczynska | Mass flow meter |
-
2019
- 2019-03-29 RU RU2019109437A patent/RU2718140C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2020
- 2020-03-26 WO PCT/RU2020/000202 patent/WO2020209760A2/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10170320A (ja) * | 1996-12-11 | 1998-06-26 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 流量計 |
RU2339008C2 (ru) * | 2004-03-25 | 2008-11-20 | Роузмаунт Инк. | Упрощенное измерение свойства текучей среды |
RU2351900C2 (ru) * | 2006-08-07 | 2009-04-10 | Алексей Федорович Писарев | Расходомер жидких сред в трубопроводах |
RU2319003C1 (ru) * | 2006-08-14 | 2008-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологическая лаборатория" | Способ определения массового расхода газожидкостной смеси |
US9157775B2 (en) * | 2013-03-15 | 2015-10-13 | Rosemount Inc. | Flowmeter for measuring flow of a process fluid through a conduit including process variable sensors mounted on a pitot tube |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020209760A2 (ru) | 2020-10-15 |
WO2020209760A3 (ru) | 2020-12-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA3011242C (en) | Multi-phase coriolis measurement device and method | |
US20160313160A1 (en) | Apparatus and method for determining concentrations of components of a gas mixture | |
CN104515562A (zh) | 一种多相流微压差测量装置及流量计量方法 | |
CN102252722A (zh) | 三差压气液两相流流量计量装置 | |
RU2718140C1 (ru) | Способ измерения массы одного из компонентов двухкомпонентного вещества с коррекцией по температуре и устройство для его реализации | |
RU2348918C2 (ru) | Плотномер жидких или газообразных сред | |
Cascetta et al. | Field test of a swirlmeter for gas flow measurement | |
RU2359247C1 (ru) | Плотномер-расходомер жидких или газообразных сред | |
RU2489685C2 (ru) | Способ измерения расхода многофазной жидкости | |
RU2695269C1 (ru) | Способ измерения массового расхода вещества и устройство для его реализации | |
RU2247947C1 (ru) | Способ измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостно-твердотельного потока и устройство для его осуществления | |
RU2665758C2 (ru) | Устройство измерения массового расхода, молекулярной массы и влажности газа | |
RU2743511C1 (ru) | Поточный способ для измерения вязкости ньютоновских и неньютоновских жидкостей с помощью щелевого сужающего устройства | |
Babelli | In search of an ideal multiphase flow meter for the oil industry. | |
RU2521721C1 (ru) | Способ измерения покомпонентного расхода газожидкостной смеси | |
CA3082467C (en) | Flowing vapor pressure apparatus and related method | |
RU72763U1 (ru) | Плотномер-расходомер жидких или газообразных сред | |
Wang et al. | Experimental investigation on zero drift effect in Coriolis mass flowmeters | |
RU2737243C1 (ru) | Поточный прибор для измерения вязкости ньютоновских и неньютоновских жидкостей с помощью щелевого сужающего устройства | |
RU67263U1 (ru) | Плотномер жидких или газообразных сред | |
RU85638U1 (ru) | Ультразвуковой расходомер компонентов многофазной среды в трубопроводе | |
RU2279641C2 (ru) | Способ измерения весового расхода газожидкостной смеси и устройство для его осуществления | |
RU66030U1 (ru) | Устройство измерения расхода, плотности и вязкости нефтепродуктов | |
AU2019462931B2 (en) | True vapor pressure and flashing detection apparatus and related method | |
Haining et al. | Frequency processing and temperature-pressure compensation of the vortex flowmeter based on two-phase flow |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210330 |