RU78516U1

RU78516U1 - AUTOMATIC CONTROL SYSTEM FOR THE SUBMISSION OF LIQUID CHEMICAL REAGENTS TO THE PRODUCT PIPELINE

Info

Publication number: RU78516U1
Application number: RU2008122228/22U
Authority: RU
Inventors: Шамиль Наилевич Биккулов; Булат Яссирович Галиев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2008-11-27

Abstract

Предложение найдет применение в нефтедобывающей промышленности, в частности для дозированной подачи жидких химических реагентов в систему продуктопроводов электроприводными плунжерными насосами-дозаторами.The proposal will find application in the oil industry, in particular for the dosed supply of liquid chemical reagents to the product piping system with electric drive plunger metering pumps.

Устройство системы автоматического регулирования подачи жидких химических реагентов в трубопровод включает насос-дозатор с электродвигателем, емкость с химическим регентом, датчик гидростатического давления (уровнемер), установленный на выходном трубопроводе из емкости, расходомер с унифицированным электрическим выходом, преобразователь частоты тока, систему гидравлики, соединяющую посредством трубопроводов насос-дозатор с емкостью и продуктопроводом, контроллер для передачи информации по радиоканалу на пульт диспетчера.The device of the automatic control system for supplying liquid chemical reagents to the pipeline includes a metering pump with an electric motor, a tank with a chemical regent, a hydrostatic pressure sensor (level gauge) installed on the outlet pipe from the tank, a flow meter with a unified electric output, a current frequency converter, and a hydraulic system connecting through pipelines, a metering pump with a tank and a product pipeline, a controller for transmitting information over the air to the dispatcher’s console.

Изменение расхода жидкости по расходомеру передается в преобразователь частоты электрического тока в виде унифицированного токового сигнала, при этом частота электрического тока на выходе преобразователя частоты электрического тока изменяется в соответствии с сигналом на его же входе, при этом электродвигатель, имеющий электрическую связь с преобразователем частоты электрического тока, автоматически меняет число оборотов прямо пропорционально изменяющейся частоте электрического тока на выходе преобразователя частоты электрического тока. Соответственно, расход химического реагента меняется от количества ходов плунжера НД, который в свою очередь механически связан с электродвигателем.The change in fluid flow through the flow meter is transmitted to the frequency converter of the electric current in the form of a unified current signal, while the frequency of the electric current at the output of the frequency converter of the electric current changes in accordance with the signal at its input, while the electric motor is in electrical communication with the frequency converter of the electric current automatically changes the number of revolutions in direct proportion to the changing frequency of the electric current at the output of the frequency converter th power. Accordingly, the consumption of a chemical reagent varies from the number of strokes of the ND plunger, which, in turn, is mechanically connected to the electric motor.

Контроллер имеет электрическую связь с датчиком гидростатического давления, расходомером и преобразователем частоты электрического тока. По радиоканалу на пульт управления диспетчера постоянно передается The controller is in electrical communication with a hydrostatic pressure sensor, a flow meter and an electric current frequency converter. By radio channel to the control panel of the dispatcher is constantly transmitted

информация о текущем расходе перекачиваемой жидкости и об изменяющемся количестве химического реагента в емкости.information on the current flow rate of the pumped liquid and on the changing amount of chemical reagent in the tank.

Предлагаемая система автоматического регулирования закачиваемой дозы жидких химических реагентов в продуктопровод не требует переделки существующих гидравлических систем, механических узлов и электрических связей, исключает постоянное визуальное наблюдение за наличием химического реагента в емкости дозирующего устройства обслуживающим персоналом, а также исключает передозировку и занижение дозы относительно норм закачиваемого химического реагента, тем самым достигается максимальный защитный эффект с минимальными материальными затратами.The proposed system of automatic control of the injected dose of liquid chemical reagents into the product pipeline does not require alteration of existing hydraulic systems, mechanical components and electrical connections, excludes constant visual observation of the presence of a chemical reagent in the capacity of the dosing device by maintenance personnel, and also eliminates overdose and underestimation of the dose relative to the norms of the injected chemical reagent, thereby achieving maximum protective effect with minimal material and costs.

2 илл. на 2 л.2 ill. for 2 liters

Description

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам и системам подачи жидких химических реагентов (ингибиторов коррозии, деэмульгаторов) в трубопроводную систему транспорта скважинной продукции.The proposal relates to the oil industry, in particular to devices and systems for supplying liquid chemical reagents (corrosion inhibitors, demulsifiers) to the pipeline system for transporting borehole products.

Известно устройство для дозированной подачи химического реагента (патент РФ №60609, МПК 7 Е21В 37/06, F17D 1/16), включающее емкость для химического реагента, полый сливной реагентопровод для подачи химического реагента в полость продуктопровода, камеру накопления газа для подачи его из полости продуктопровода в емкость для химического реагента, газопровод со стабилизатором перепада давления, выполненным в виде отдельной перегородки с калиброванным отверстием.A device for the dosed supply of a chemical reagent (RF patent No. 60609, IPC 7 ЕВВ 37/06, F17D 1/16), including a container for a chemical reagent, a hollow drain reagent pipe for supplying a chemical reagent to the cavity of the product pipeline, a gas storage chamber for supplying it from cavity product pipeline into a container for a chemical reagent, a gas pipeline with a differential pressure stabilizer, made in the form of a separate partition with a calibrated hole.

Недостатком устройства является зависимость количества подачи реагента от обязательного наличия газа в трубопроводе, а присутствие калиброванного отверстия повышает вероятность его засорения, снижая тем самым надежность работы всей системы.The disadvantage of this device is the dependence of the amount of reagent supply on the mandatory presence of gas in the pipeline, and the presence of a calibrated hole increases the likelihood of clogging, thereby reducing the reliability of the entire system.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является система подачи жидких химических реагентов электроприводными плунжерными насосами-дозаторами с механическим регулированием на заданный режим эксплуатации, включающая емкость для химического реагента, насос-дозатор, систему гидравлической связи с емкостью для химического реагента и для подачи химического реагента в полость продуктопровода (Агрегат электронасосный дозировочный НД 2,5/400 К 14 В, «Паспорт. Инструкция по монтажу и эксплуатации», стр.8-9, пункт 4.5. АРЕОПАГ, Санкт-Петербург, а/я 01, 2003 г.Копия на 2-х листах прилагается).The closest in technical essence to the proposed one is a system for supplying liquid chemical reagents with electric drive metering plunger pumps with mechanical regulation for a given operating mode, including a container for a chemical reagent, a metering pump, a hydraulic communication system with a container for a chemical reagent and for supplying a chemical reagent to cavity of the product pipeline (Electropump dosing unit ND 2.5 / 400 K 14 V, “Passport. Installation and operating instructions”, p. 8-9, paragraph 4.5. AREOPAG, Sank .Petersburg, / I 01 2003 g.Kopiya on 2 sheets included).

Недостатком данной системы является ручное регулирование дозы подачи химических реагентов с привлечением высококвалифицированного специалиста, при котором невозможно достичь точного соотношения объема подаваемого реагента с объемом транспортируемой по трубопроводу жидкости при ее нестабильно меняющемся количестве, в том числе и при периодической перекачке, так как при увеличении или уменьшении объема перекачиваемой жидкости либо во время приостановки перекачки дозаторное устройство продолжает работать в заданном режиме, что приводит к перерасходу химического реагента, а его пониженная концентрация снижает защитный эффект.The disadvantage of this system is the manual adjustment of the dose of chemical reagents with the assistance of a highly qualified specialist, in which it is impossible to achieve an exact ratio of the volume of the supplied reagent to the volume of liquid transported through the pipeline with an unstable amount, including with periodic pumping, as with an increase or decrease the volume of pumped liquid or during the suspension of pumping, the dispensing device continues to operate in a predetermined mode, which, when Odita to overrun the chemical reagent and its concentration lowered reduces protective effect.

Задачей полезной модели является создание системы с автоматическим регулированием закачиваемой дозы химического реагента в продуктопровод в зависимости от его мгновенного расхода с наименьшими трудовыми и эксплуатационными затратами.The objective of the utility model is to create a system with automatic control of the injected dose of a chemical reagent into the product pipeline, depending on its instantaneous flow rate with the lowest labor and operating costs.

Поставленная задача решается предлагаемым устройством, содержащим основанную на электронной схеме систему, автоматически регулирующую дозу подачи химического реагента электроприводным плунжерным насосом-дозатором в зависимости от мгновенного расхода перекачиваемой продукции, проходящей по трубопроводу через расходомер.The problem is solved by the proposed device, containing a system based on an electronic circuit that automatically adjusts the dose of a chemical reagent by an electric drive plunger metering pump depending on the instantaneous flow rate of the pumped products passing through the pipeline through the flow meter.

Новым является то, что для более точного и оперативного регулирования расхода химического реагента использован частотный регулируемый электропривод плунжерного насоса-дозатора, частота оборотов электродвигателя которого зависит от мгновенного расхода жидкости, проходящей через расходомер.What is new is that for more accurate and operational control of the flow rate of the chemical reagent, a frequency controlled electric drive of the plunger metering pump was used, the rotational speed of the electric motor of which depends on the instantaneous flow rate of the liquid passing through the flow meter.

Новым является так же то, что в емкости для химического реагента установлен датчик гидростатического давления (уровнемер) для контроля наличия и расхода химического реагента.Also new is the fact that a hydrostatic pressure sensor (level gauge) is installed in the container for the chemical reagent to control the presence and consumption of the chemical reagent.

Новым является так же и то, что в электрическую схему подключен контроллер с возможностью передачи информации по радиоканалу на пульт диспетчера о текущем расходе перекачиваемой жидкости по Also new is the fact that a controller is connected to the electric circuit with the possibility of transmitting information over the air to the dispatcher’s console about the current flow rate of the pumped liquid through

продуктопроводу и об изменяющемся количестве химического реагента в емкости.product pipeline and the changing amount of chemical in the tank.

На фиг.1 представлена схема системы автоматического регулирования закачиваемой дозы жидких химических реагентов в продуктопровод.Figure 1 presents a diagram of a system for automatically controlling the injected dose of liquid chemicals in the product pipeline.

На фиг.2 представлен график зависимости токового сигнала на выходе расходомера от расхода воды.Figure 2 presents a graph of the current signal at the output of the flow meter from the water flow.

Система автоматического регулирования закачиваемой дозы жидких химических реагентов в продуктопровод содержит: насос-дозатор (НД) 1 (фиг.1) с электродвигателем 2, емкость для химического реагента 3 с химическим реагентом 9, датчик гидростатического давления (уровнемер) 4, расходомер 5 с электрическим выходом, контроллер 6, преобразователь частоты электрического тока 7, продуктопровод 8, систему гидравлики, соединяющую посредством трубопроводов 10 насос-дозатор 7 с емкостью 3 и продуктопроводом 8.The automatic control system for the injected dose of liquid chemical reagents into the product pipeline contains: a metering pump (ND) 1 (Fig. 1) with an electric motor 2, a container for a chemical reagent 3 with a chemical reagent 9, a hydrostatic pressure sensor (level gauge) 4, a flowmeter 5 with an electric output, a controller 6, an electric current frequency converter 7, a product pipeline 8, a hydraulic system connecting, via pipelines 10, a metering pump 7 with a capacity of 3 and a product pipeline 8.

Система работает следующим образом. Жидкость, протекающая по продуктопроводу 8, измеряется расходомером 5, а исходящие от него электрические сигналы передаются по электрической цепи в преобразователь частоты электрического тока 7 в виде унифицированного электрического сигнала, например, от 4 мА до 20 мА, или от 0 до 20 мА, или от 0 до 5 Вольт, причем в преобразователе частоты электрического тока 7 должен присутствовать унифицированный электрический вход от 4 мА до 20 мА, или от 0 до 20 мА, или от 0 до 5 Вольт. В расходомере 5 нижняя и верхняя границы унифицированного электрического сигнала устанавливаются Q₁ (м³/час) в соответствии с нижней границей, и Q₂ (м³/час) - с верхней границей диапазона измерений расходомера 5 (фиг.2).The system operates as follows. The fluid flowing through the product pipe 8 is measured by a flow meter 5, and the electric signals emanating from it are transmitted through an electric circuit to an electric current frequency converter 7 in the form of a unified electric signal, for example, from 4 mA to 20 mA, or from 0 to 20 mA, or from 0 to 5 Volts, and in the frequency converter of electric current 7 there must be a unified electrical input from 4 mA to 20 mA, or from 0 to 20 mA, or from 0 to 5 Volts. In the flow meter 5, the lower and upper boundaries of the unified electrical signal are set Q ₁ (m ³ / hour) in accordance with the lower boundary, and Q ₂ (m ³ / hour) with the upper limit of the measuring range of the flow meter 5 (figure 2).

В преобразователе частоты электрического тока 7 нижняя граница частоты электрического тока f₁ (Гц) и верхняя граница частоты электрического тока f₂ (Гц) - диапазон изменения выходной частоты - устанавливаются по расчетным формулам (1) и (2) соответственно.In the frequency converter of electric current 7, the lower limit of the frequency of electric current f ₁ (Hz) and the upper limit of the frequency of electric current f ₂ (Hz) - the range of variation of the output frequency - are set according to the calculation formulas (1) and (2), respectively.

Нижняя граница частоты f₁, соответствует мгновенному расходу жидкости Q₁ диапазона измерений расходомера 5.The lower limit of the frequency f ₁ corresponds to the instantaneous fluid flow rate Q _{1 of} the measuring range of the flow meter 5.

Верхняя граница частоты f₂, соответствует мгновенному расходу жидкости Q₂ диапазона измерений расходомера 5.The upper limit of the frequency f ₂ corresponds to the instantaneous fluid flow rate Q _{2 of} the measuring range of the flow meter 5.

где Q₁(м^з/чac) - нижняя граница измерения расходомера 5,where Q ₁ (m ^s / ^h ) is the lower limit of measurement of the flow meter 5,

Q₂ (м³/час) - верхняя граница измерения расходомера 5,Q ₂ (m ³ / h) - the upper limit of the measurement of the flow meter 5,

Д(г/м³) - рекомендуемая дозировка химического реагента 9 на один кубический метр жидкости,D (g / m ³ ) - the recommended dosage of chemical reagent 9 per one cubic meter of liquid,

N - число пар полюсов электродвигателя 2;N is the number of pairs of poles of the motor 2;

р (г/см³) - плотность химического реагента 9;p (g / cm ³ ) is the density of the chemical reagent 9;

К (ход/об) - количество ходов плунжера НД 1 за один оборот электродвигателя 2;K (stroke / rev) - the number of strokes of the plunger ND 1 for one revolution of the electric motor 2;

П (см³) - объем дозы реагента, выталкиваемый из полости рабочего цилиндра за один ход плунжера НД 1.P (cm ³ ) - the dose of the reagent pushed out of the cavity of the working cylinder in one stroke of the plunger ND 1.

Изменение расхода жидкости по расходомеру 5 передается в преобразователь частоты электрического тока 7 в виде унифицированного токового сигнала, при этом частота электрического тока на выходе ПЧ тока 7 изменяется в соответствии с сигналом на его же входе. При этом электродвигатель 2, имеющий электрическую связь с ПЧ тока 7, автоматически меняет число оборотов прямо пропорционально изменяющейся частоте электрического тока на выходе ПЧ тока 7. Расход химического реагента за единицу времени меняется от количества ходов плунжера НД 1, который в свою очередь механически связан с электродвигателем 2, частота оборотов которого автоматически меняется в зависимости от объема жидкости, прошедшей через расходомер 5. Контроллер 6 имеет электрическую связь с датчиком гидростатического давления 4, расходомером 5 и ПЧ тока 7, по радиоканалу на пульт The change in fluid flow through the flow meter 5 is transmitted to the frequency converter of the electric current 7 in the form of a unified current signal, while the frequency of the electric current at the output of the inverter current 7 changes in accordance with the signal at its input. In this case, the electric motor 2, which is in electrical communication with the inverter current 7, automatically changes the number of revolutions in direct proportion to the changing frequency of the electric current at the inverter output current 7. The consumption of a chemical reagent per unit time varies from the number of strokes of the plunger ND 1, which in turn is mechanically connected with electric motor 2, the speed of which automatically changes depending on the volume of fluid passing through the flow meter 5. The controller 6 is in electrical communication with the hydrostatic pressure sensor 4, 5 and frequency inverter 7, via radio to the remote control

управления диспетчера постоянно передается информация о текущем расходе перекачиваемой жидкости и об изменяющемся количестве химического реагента 9 в емкости 3.information about the current flow rate of the pumped liquid and the changing amount of chemical reagent 9 in the tank 3 is constantly transmitted to the dispatcher’s control.

Предлагаемая система автоматического регулирования закачиваемой дозы жидких химических реагентов в продуктопровод не требует переделки существующих гидравлических систем, механических узлов и электрических связей, исключает постоянное визуальное наблюдение за наличием химического реагента в емкости дозирующего устройства обслуживающим персоналом, а также исключает передозировку и занижение дозы относительно норм закачиваемого химического реагента. Этим достигается его максимальный защитный эффект с минимальными материальными затратами. Кроме того, плавное изменение числа оборотов электродвигателя увеличивает его межремонтный период и оказывает положительное влияние на экономию электроэнергии в процессе закачки химических реагентов.The proposed system for automatic control of the injected dose of liquid chemical reagents into the product pipeline does not require alteration of existing hydraulic systems, mechanical components and electrical connections, excludes constant visual observation of the presence of a chemical reagent in the capacity of the dosing device by maintenance personnel, and also eliminates overdose and underestimation of the dose relative to the norms of the injected chemical reagent. This achieves its maximum protective effect with minimal material costs. In addition, a smooth change in the number of revolutions of the electric motor increases its overhaul period and has a positive effect on energy savings in the process of pumping chemical reagents.

Claims

A system for automatically controlling the flow of liquid chemical reagents into a product pipeline, including a metering pump with an electric motor, a tank with a chemical regent, a flowmeter with a unified electric output, a hydraulic system connecting pipelines between a metering pump and a tank and product pipeline, characterized in that it can regulate the flow liquid chemical reagent, a frequency controlled electric drive of a plunger metering pump is used, the frequency of rotation of the electric motor depends t of instantaneous flow rate of liquid passing through the flowmeter, while the hydrostatic pressure sensor (level gauge) is installed in the chemical reagent tank, and the controller is connected to the electrical circuit with the possibility of transmitting information via radio channel to the dispatcher’s console about the current flow rate of the pumped liquid and the changing amount of chemical reagent in the tank.