RU36893U1 - Установка для поверки влагомеров нефти и нефтепродуктов - Google Patents

Description

ЙПК: COIN 33/22, 33/26, 33/28 Установка для поверки влагомеров нефти и нефтепродуктов

Установка предназначена для нриготовления поверочных проб и поверки влагомеров и преобразователей влагосодержания нефти и нефтепродуктов проточного тина и может быть использована для калибровки влагомеров и проведения испытаний вновь создаваемых средств измерения влагосодержания нефти и нефтепродуктов.

Известна поверочная установка влагомеров нефти и нефтепродуктов (см. Отчет об опытно-конструкторской работе «Создание установки поверочной влагомеров нефти. Абсолютные погрешности в диапазоне измерения влагосодержания (0-0,1)% об., (0-1,0)% об., (0-3,0)%об., (0-10,0)%об., (0-60,0)%об., соответственно 0,02, 0,03, 0,04, 0,1, и 0,3%об. Комплект средств поверки влагомеров и преобразователей влагосодержания нефти УПВН-2 (Заключительный) 10.02.19.08/854, утв. 24.09.86., Per. № 0185.0025447. Государственный комитет по стандартам. Казанский филиал Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерений, стр. 10-20 1), которая используется для поверки влагомеров нефти и нефтепродуктов. Процесс поверки предполагает приготовление нескольких проб смеси нефтепродуктов с водой, отличающихся друг от друга разным известным содержанием воды, последовательный прогон этих проб через первичный преобразователь поверяемого влагомера и сравнение показаний, снимаемых со вторичного преобразователя влагомера, с известным количеством воды, содержащимся в пробе. Для реализации процесса поверки установка содержит диснергатор, обеспечивающий получение и циркуляцию поверочной пробы смеси нефтенродуктов с водой через первичный преобразователь влагомера, включающий последовательно соединенные трубопроводом бак-смеситель с мешалкой, двигателем, шестеренчатым насосом, теплообменник, стыковочные узлы для закрепления между ними первичного преобразователя поверяемого влагомера. Недостатком указанных установок является неоднородность получаемой нефте-водной эмульсии вследствие единого режима работы диспергатора (одной скорости циркуляции эмульсий) при разных нефтях как тяжелых, так и легких фракций. Неоднородность потока эмульсии ведет к неточной поверке влагомеров вследствие нестабильности их показаний. Неоднородность эмульсии зависит также от насыщения ее пузырьками воздуха, захватываемыми мешалкой и потоком в процессе ее перемешивания и циркуляции по циркуляционному контуру установки. Кроме того, установка выходит на стабильный режим работы достаточно длительное время при использовании нефти тяжелых фракций, что увеличивает время поверки влагомеров. Указанная установка является наиболее близким аналогом.

Сущность предлагаемого решения заключается в конструкции установки для поверки влагомеров нефти и нефтепродуктов, представляющей собой циркуляционный контур последовательно соединенных трубопроводом бака-смесителя с входным отверстием в своей боковой части и выходным отверстием, выполненным в днище бака, насоса, теплообменника, стыковочных узлов для крепления первичных преобразователей влагомеров разного типа. Дополнительно установка включает устройство регулировки скорости потока эмульсии, связанное с двигателем насоса, которое может представлять собой регулятор частоты вращения ротора двигателя насоса с возможностью ее ручной регулировки, регулятор проходного сечения трубопровода или иное известное решение, позволяющее регулировать скорость течения эмульсии в трубопроводе. Для исключения перемешивания эмульсии с пузырьками воздуха диспергатор дополнительно снабжен устройством дегазации, который представляет собой стакан с отверстием в своей боковой стенке, расположенный соосно баку вверх дном, т.е. дном с противоположной днищу бака стороны, и закрепленный на боковой поверхности выходного отверстия на дне бакасмесителя своими стенками, например, резьбовым соединением, как это показано на фиг. 2. Дегазатор выполнен с возможностью регулировки пространственного положения

бокового отверстия относительно оси бака. Дополнительно для устранения эффекта разбрызгивания и для создания ламинарного потока в баке и трубопроводе, устранения турбулизации потока эмульсии и дополнительного захвата воздуха турбулентным потоком, образующимся за счет расширения объема потока эмульсии при входе ее в бак из циркуляционной системы, введено устройство устранения турбулизации потока. Устройство устранения турбулизации потока выполнено в виде отрезка трубы, ось которой ориентирована вдоль оси бака, в верхней части которой с возможностью поворота вокруг своей оси, с возможностью регулировки углового положения установлена насадка в виде стакана с отверстием в боковой части, причем дно стакана расположено в его верхней части, т.е. встречно входному потоку; отрезок трубы соединен с выходным концом трубопровода циркуляционной системы - входом бака. Боковое отверстие насадки ориентировано преимущественно к боковой стенке бака противоположно боковому отверстию дегазатора. Расположение дегазатора выбирается исходя из высоты рабочего уровня заполнения бака эмульсией и необходимости его превышения дегазатором для обеспечения исключения захвата воздуха. Высота расположения насадки устройства устранения турбулизации потока относительно вертикального размера бака выбирается из необходимости расположения отверстия насадки ниже уровня эмульсии в баке.

Наличие регулятора скорости потока позволяет в зависимости от состава нефти, нефтепродуктов достичь оптимальной скорости потока, обеспечить более равномерное распределение глобул воды в нефти разной вязкости, тем самым обеспечить более однородную, стабильную эмульсию, а значит, и более стабильные показания первичного преобразователя влагомера, что позволяет более точно измерить влагосодержание эмульсии и в конечном итоге добиться достоверности при проведении поверки влагомеров. Так, для более тяжелых нефтей и более равномерного распределения глобул воды в получаемой водо-нефтяной эмульсии скорость течения эмульсии в системе циркуляции должна быть выше, чем в случае с легкими нефтями, что регулируется введенным регулятором скорости потока.

Наличие дегазатора указанной конструкции уменьшает захват эмульсией, истекаюшей из бака в трубопровод с образованием воронки, пузырьков воздуха, которые могут ухудшить однородность эмульсии и тем самым уменьшить стабильность показаний первичного преобразователя влагомера. Уменьшение содержания пузьфьков воздуха в эмульсии повышает точность измерений влагосодержания приготовленной эмульсии вода - нефть и поверки влагомеров.

Наличие устройства устранения турбулизации потока в виде насадки с регулятором положения отверстия для истечения эмульсии в бак относительно оси бака устраняет эффект разбрызгивания эмульсии, снижает турбулентность потока эмульсии в баке, что также уменьшает насыщение эмульсии пузырьками воздуха, значит, повышает точность измерения влагосодержания нефти и точность поверки влагомеров.

На фиг. 1 показана схема циркуляции водо-нефтяной эмульсии установки, на фиг. 2 конструкция внутренней части бака-смесителя.

Система циркуляции эмульсии - установка (фиг. 1) содержит соединенные трубопроводами 1 бак-смеситель 2 с выходным 3 и входным 4 патрубками, теплообменник 5, насос 6 с электродвигателем 7 и регулятором 8 скорости потока регулятором скорости вращения ротора электродвигателя 7, первичный преобразователь 9 влагомера, соединенный стыковочными фланцами 10, 11 с трубопроводом 1. Регулятор 8 скорости потока может быть выполнен в виде частотно-регулируемого электропривода серии AT, который путем изменения частоты питающего напряжения изменяет скорость вращения двигателя, а значит, и скорость циркуляции потока в установке. Принцип работы влагомера может быть основан на физических, электрохимических, оптических и др. методах измерения, описанных, например, в книге Г.Ф.Ничуговского, Определение влажности химических веществ, изд «Химия, Ленинградское отделение, 1977 г.

Влагомер состоит из первичного и вторичного преобразователей. Вторичный преобразователь может быть выполнен в соответствии с конструкцией, описанной, например, в Паспорте влагомера УДВН УШЕФ.414432.003ПС, Руководстве по эксплуатации влагомера ВСН-2 № ВСН-2.00.00.000РЭ, Руководстве по эксплуатации влагомера ПИП-ВСН 01.00.00РЭ. Установка может быть снабжена системой терморегулирования 12 с измерителем температуры 13, связанной с теплообменником 5. Теплообменник 5 снабжен патрубками 14 и вентилем 15 для подключения холодной воды. Система циркуляции снабжена также сливным вентилем 16.

На фиг. 2 показана конструкция бака-смесителя 2 с осевым отверстием 17 в днище бака 2; на внутренней стенке выходного отверстия 17 своими боковыми стенками с помощью резьбового соединения закреплен дегазатор 18 цилиндрической формы в виде стакана соосно с баком 2 так, что торец этого стакана закрыт в своей верхней, дальней от днища бака 2 части. В боковой стенке дегазатора выполнено отверстие 19, причем дегазатор 18 выполнен с возможностью пространственной регулировки отверстия 19 вокруг оси дегазатора 18 (оси бака 2). Для этого дегазатор снабжен рукояткой 20 с возможностью ручной регулировки углового положения дегазатора. Входной патрубок 4 бака снабжен отрезком трубы 21, расположенной вдоль оси бака 2. В верхней части трубы 21 с помощью резьбового соединения установлена насадка 22, выполненная в виде стакана - крышки, торец которого с противоположной месту его крепления стороны выполнен глухим. В боковой части насадки выполнено отверстие 23. Насадка выполнена с возможностью поворота отверстия относительно оси насадки 22, для чего насадка соединена с рукояткой управления 24. Преимущественное расположение отверстия 23 противоположное отверстию 19 в боковой части дегазатора 18 относительной оси бака 2 для лучшего пространственного разделения входного и выходного потоков эмульсии в баке 2. Рукоятки 20, 24 помимо регулировки осевого положения отверстий дегазатора и насадки позволяют изменять положение последних по высоте в небольших пределах, дополнительно регулируя режим дегазации системы. Верхняя часть дегазатора 18 расположена в баке 2 выше верхней части насадки 22. Отверстия дегазатора и насадки выполнены на высоте бака ниже уровня эмульсии, заполняющей бак. Для удобства наблюдения за происходящими динамическими процессами истечения жидкости бак 2, трубопроводы 1 могут быть выполнены прозрачными.

Установка работает следующим образом.

Непосредственно при проведении поверки влагомера приготавливается поверочная проба диспергированием воды в осушенной нефти с известным начальным влагосодержанием с получением водо-нефтяной эмульсии заданного влагосодержания. Для этого в бак-смеситель 2 дозированно загружают рассчитанные количества осушенной нефти и воды, при этом первоначально количество воды берут минимальное из всего диапазона измерений. Включается насос 6, и полученную смесь-пробу пропускают через него. При циркуляции пробы через всю систему наблюдают за показаниями датчика 9, и в случае скачкообразных изменений его показаний регулируют скорость вращения двигателя 7 насоса 6 с помощью регулятора 8. При этом рукоятками 20, 24 регулируют положения отверстий 19, 23 в дегазаторе 18 и в насадке 22 соответственно, добиваясь уменьшения содержания пузьфьков воздуха в потоке эмульсии. Стабильные показания вдагомера свидетельствуют об оптимальном режиме циркуляции однородного потока эмульсии и окончательном приготовлении поверочной пробы. При этом происходит измерение известного количества воды с помощью первичного преобразователя влагомера. Сигнал с первичного преобразователя 9, установленного между стыковочными узлами 10, 11, поступает во вторичный блок для обработки информации и преобразования результата в единицу измерения влагосо держания в объемных долях воды в %. Для приготовления пробы той же температуры, что и у измеряемой нефти, и ее поддержания установка снабжена системой терморегулирования 12 с теплообменником 5, которая поддерживает необходимую температуру, максимально приближая условия поверки

влагомера к условиям его эксплуатации. После съема показаний производят сравнение показаний влагомера с рассчитанным значением влагосодержания приготовленной эмульсии (пробы). Далее добавляют другое, большее известное количество воды в уже полученную эмульсию, готовя вторую пробу для второй контрольной точки диапазона измерений; производят те же операции по установлению необходимого режима циркуляции второй пробы, добиваясь стабильности показаний первичного преобразователя 9 во второй реперной точке измерений. Производят сравнение показаний влагомера с рассчитанным содержанием влагосодержания как для первой, так и второй пробы. Указанные операции производят далее для всего диапазона измерений и определяют погрешность показаний влагомера для всего диапазона. За счет получения однородного потока эмульсии во всем диапазоне измерений точность показаний влагомера возрастает, и поверка влагомера оказывается более точной. При этом за счет ускорения получения однородной эмульсии общее время поверки уменьшается.

Указанные конструкции установки с регулятором скорости потока и бака-смесителя позволяют повысить точность измерения влагосодержания нефти и нефтепродуктов, повысить точность поверки влагомеров нефти и нефтепродуктов путем обеспечения стабильной однородной эмульсии воды с нефтью как тяжелых, так и легких фракций, дегазации потока эмульсии, создать универсальную поверочную установку для влагомеров всех типов с использованием нефтей как легких, так и тяжелых фракций.

Используемые источники информации

1. Отчет об опытно-конструкторской работе «Создание установки поверочной влагомеров нефти. Абсолютные погрешности в диапазоне измерения влагосодержания (0-0,1)% об., (0-1,0)% об., (0-3,0)%об., (0-10,0)%об., (0-60,0)%об., соответственно 0,02, 0,03, 0,04, 0,1, и 0,3%об. Комплект средств поверки влагомеров и преобразователей влагосодержания нефти УПВН-2 (Заключительный) 10.02.19.08/854, утв 24.09.86., Per. № 0185.0025447. Государственный комитет по стандартам. Казанский филиал Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательского института физикотехнических и радиотехнических измерений - прототип

Claims (2)

1. Установка для поверки влагомеров нефти и нефтепродуктов, содержащая циркуляционный контур последовательно соединенных трубопроводом бака-смесителя с входным отверстием в своей боковой части и выходным отверстием, выполненным в днище бака, насоса, стыковочных узлов крепления первичного преобразователя влагомера, отличающаяся тем, что дополнительно включает устройство регулировки скорости потока эмульсии с возможностью ручной регулировки, связанное с двигателем насоса, устройство дегазации, которое представляет собой стакан с отверстием в боковой стенке, расположенный соосно баку, с дном, размещенным на противоположной днищу бака стороне, выполненный с возможностью регулировки осевого положения бокового отверстия, устройство устранения турбулизации потока, которое представляет собой насадку в виде стакана с отверстием в боковой части, закрепленную на верхнем конце отрезка трубы, ориентированной вдоль оси бака, другой конец которой соединен с входом бака, насадка выполнена с возможностью регулировки осевого поворота насадки вокруг своей вертикальной оси, причем дно насадки расположено встречно входному потоку, при этом боковое отверстие насадки ориентировано преимущественно противоположно боковому отверстию дегазатора, а боковые отверстия дегазатора и насадки расположены ниже уровня эмульсии в баке.

2. Установка для поверки влагомеров нефти и нефтепродуктов по п.1, отличающаяся тем, что устройство регулировки скорости потока эмульсии выполнено в виде регулятора частоты вращения ротора двигателя насоса.