WO2020209760A2 - 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
- WO2020209760A2 WO2020209760A2 PCT/RU2020/000202 RU2020000202W WO2020209760A2 WO 2020209760 A2 WO2020209760 A2 WO 2020209760A2 RU 2020000202 W RU2020000202 W RU 2020000202W WO 2020209760 A2 WO2020209760 A2 WO 2020209760A2
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- substance
- flow
- mass
- component
- temperature
- Prior art date
Links
Definitions
- the present invention relates to the measurement of the mass of one substance when formulated with another substance.
- This technical solution can be used in various industries where it is necessary to measure the mass of one of the components of a two-component technological product.
- this invention can be used in the operational control of oil production directly in an oil well based on the results of monitoring the well fluid using this device, which will allow to quickly assess the efficiency of this well in real time.
- the disadvantage of this prototype is the dependence of the measurement accuracy on the temperature change of the controlled substance. This is due to the fact that in the prototype, when calculating the mass of the measured component, constant values of the densities of the components of the controlled substance are used.
- the objective of the present invention is to improve the accuracy of measuring the mass of one component in a two-component substance transported through a pipeline.
- the figure shows the proposed device, where:
- the proposed method and device for measuring the mass of a substance operates as follows.
- the flow of the controlled substance in the pipeline 1 acts on the flow velocity sensor 2, for example, a turbine flow meter.
- the output signal from the flow velocity sensor 2, proportional to the flow velocity U, is fed to the first input of the computing device 5.
- the flow through the pipeline acts on the flow resistance element 3, which is rigidly connected to the piezoelectric sensor 4.
- the flow resistance element 3 forces the piezoelectric sensor 4 to deform , the signal from which is fed to the second input of the computing device 5.
- the signal from the temperature sensor 7, reflecting the current temperature of the controlled substance is fed to the third input of the computing device.
- k is the coefficient, which is determined by the design parameters of the resistance element 3 and the piezoelectric sensor 4;
- U is the flow rate
- K is the calibration coefficient of the device, which is determined during its certification on the flow meter.
- the proposed invention can find wide application in a wide variety of industries, where it is necessary
- aqueous impurities with solids such as a mixture of water and lime (milk of lime), cement aqueous solutions, clay water mixtures, as well as many other two-component substances used in industry, where it is necessary to control the consumption of one from components of two-component substances.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к измерению массы одного вещества в составе с другим веществом. Способ измерения массы одного из компонентов двухкомпонентного вещества с коррекцией по температуре контролируемого вещества, поступающей по трубопроводу сечением S за время Т, состоит 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 (I) Устройство для реализации способа измерения массы одного из компонентов двухкомпонентного вещества содержит 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 пъезодатчиком, преобразующим значение этой силы в эквивалентный электрический сигнал, датчик температуры контролируемого вещества, при этом сигналы от датчика скорости, от пъезодатчика 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 коэфициента К реализует вычисление массы компонента «х» Мх по формуле (II) Предлагаемое изобретение может найти широкое применение в самых различных отраслях промышленности, где необходимо контролировать массу или объем одного из компонентов двухкомпонентных веществ, плотности которых известны, и где в настоящее время имеется множество технологических двухкомпонентных продуктов не измеряемых или трудно измеряемых существующими средствами.
Description
Способ измерения массы одного из компонентов
двухкомпонентного вещества с коррекцией по температуре и устройство для его реализации
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 N2 2406977, Ne 2460973 и N22339007), 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 способ измерения массы одного из компонентов двухкомпонентного вещества и устройство для его реализации ( Заявка N2 2018112388/28(019384) от 05.04.2018).
Недостатком указанного прототипа является зависимость точности измерений от изменения температуры контролируемого вещества. Это связано с тем, что в прототипе при вычислении массы измеряемого компонента используются постоянные значения плотностей компонентов контролируемого вещества.
Однако, как известно, значение плотности зависит от объема вещества (p=M/V, где М- масса вещества в объеме V). В связи с тем, что объем вещества изменяется в зависимости от его температуры, также при этом будет изменяться и значение плотности контролируемого вещества, что приведет к дополнительной погрешности в измерении массы контролируемого компонента
Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерения массы одного компонента в двухкомпонентном веществе, транспортируемом по трубопроводу.
На фигуре представлено предлагаемое устройство, где:
Трубопровод с потоком контролируемого вещества.
2.Датчик скорости потока.
3. Элемент сопротивления потоку.
4.Пъезодатчик.
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 пъезодатчиком 4. Под действием потока элемент сопротивления потоку 3 заставляет деформироваться пъезодатчик 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 пъезодатчик 4, с последнего будет поступать сигнал F =к ма = KMU / t,
где к - коэффициент, который определяется конструктивными параметрами элемента сопротивления 3 и пъезодатчика 4;
м - часть массы вещества потока, которая воздействует на элемент сопротивления 3 за промежуток времени Dΐ;
а - ускорение;
U - скорость потока.
Пользуясь последней формулой, определим общую массу М вещества, проходящего по всему поперечному сечению S трубопровода за время Т:
где К - градуировочный коэффициент устройства, который определяется при его аттестации на расходомерном стенде.
Для случая, когда измеряется двухкомпонентное вещество с плотностями рх и ру компонентов «х» и «у», запишем массу этого вещества в виде:
M = px Vx + Py Vy ,
Здесь Vx и ng- объемы компонентов «х» и «у» в общем объеме V = Vx + Vy. Для определения , например, Vx с учетом последнего выражения запишем
М = pxVx- py Vx + Ру V,
откуда Vx = М / ( рх - ру ) - py V / ( рх - Ру ) ,
учитывая, что V = U S Dΐ и М =( KF /u)Dΐ, объем компонента « х »,
поступивший по трубопроводу за время Т определится как
а масса компонента « x », поступившая по трубопроводу за время Т, выразится в виде
В предлагаемом техническом решении в формуле (2) вместо постоянных значений плотностей рх и ру вводятся функции зависимости этих плотностей от текущей температуры контролируемого вещества px(t°) и pY(t°). 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 оперативно контролировать функции
зависимости рх и ру от температуры скважинной жидкости и тем самым вести оперативный учет добычи нефти непосредственно на скважине, т.е.
постоянно контролировать эффективность работы каждой скважины, чего в настоящее время нет.
Предлагаемое изобретение может найти широкое применение в самых различных отраслях промышленности, где необходимо
контролировать массу или объём одного из компонентов
двухкомпонентных веществ, плотности которых известны, и где в настоящее время имеется множество технологических двухкомпонентных продуктов не измеряемых или трудно измеряемых существующими средствами.
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 множество других двухкомпонентных веществ, используемых в промышленности, где необходимо контролировать расход одного из компонентов двухкомпонентных веществ.
Claims
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 вещества в потоке и в вычислении массы одного компонента двухкомпонентного измеряемого вещества, прошедшего по трубопроводу за время Т, по формуле
где
Мх - масса измеряемого вещества компонента «х» за время Т,
К - градуировочный коэффициент,
Px(t°) и py(t°) - известные зависимости плотностей рх и ру 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 пъезодатчиком, преобразующим значение этой силы в эквивалентный электрический сигнал, датчик температуры контролируемого вещества, при этом сигналы от датчика скорости, от пъезодатчика и от датчика температуры поступают на входы вычислительного устройства, которое по известным зависимостям плотностей Rc и ру компонентов соответственно «х» и «у» контролируемого вещества от его температуры t° - px(t°) и py(t°) и градуировочного коэфициента К реализует вычисление массы компонента «х» Мх по формуле
Applications Claiming Priority (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 |
| RU2019109437 | 2019-03-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2020209760A2 true WO2020209760A2 (ru) | 2020-10-15 |
| WO2020209760A3 WO2020209760A3 (ru) | 2020-12-17 |
Family
ID=70156333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| 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 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2718140C1 (ru) |
| WO (1) | WO2020209760A2 (ru) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3321746B2 (ja) * | 1996-12-11 | 2002-09-09 | 株式会社山武 | 流量計 |
| CA2359126C (en) * | 2001-09-26 | 2003-08-05 | Miroslawa Tepczynska | Mass flow meter |
| EP1730476B1 (en) * | 2004-03-25 | 2021-04-28 | Micro Motion, Inc. | Simplified fluid property measurement |
| 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 |
-
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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2718140C1 (ru) | 2020-03-30 |
| WO2020209760A3 (ru) | 2020-12-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA3011242C (en) | Multi-phase coriolis measurement device and method | |
| CN102016519B (zh) | 用于根据流量计参数的偏差进行诊断的方法 | |
| CA2683385C (en) | Wet gas measurement | |
| US20110022335A1 (en) | Real-time non-stationary flowmeter | |
| US5315863A (en) | Continuous on-line measurement of fluid or slurry rheology | |
| CN110726444A (zh) | 一种基于科氏力质量流量计的湿气流量计量方法及其装置 | |
| WO2020209760A2 (ru) | Способ измерения массы одного из компонентов двухкомпонентного вещества с коррекцией по температуре и устройство для его реализации | |
| RU2489685C2 (ru) | Способ измерения расхода многофазной жидкости | |
| RU2695269C1 (ru) | Способ измерения массового расхода вещества и устройство для его реализации | |
| CN114547892A (zh) | 基于液膜流动参数建模的涡街湿气分相流量测量方法 | |
| CN212622062U (zh) | 一种基于质量流量控制器串联的在线检测浆液含固率装置 | |
| AU2019462931B2 (en) | True vapor pressure and flashing detection apparatus and related method | |
| AU2017439370B2 (en) | Flowing vapor pressure apparatus and related method | |
| RU2641505C1 (ru) | Информационно-измерительная система для измерения расхода и количества газа | |
| RU2687803C1 (ru) | Способ вычисления текущей разности фаз и частоты сигналов кориолисовых расходомеров | |
| CN103090933A (zh) | 用于根据流量计参数的偏差进行诊断的方法 | |
| RU2102708C1 (ru) | Расходомер газонасыщенной нефти | |
| SU1702249A1 (ru) | Способ измерени в зкости потока в трубопроводе | |
| SU625149A1 (ru) | Способ определени параметров жидкостей и газов | |
| RU2423674C2 (ru) | Способ для измерения параметров проточных многокомпонентных сред | |
| RU2262082C2 (ru) | Установка для измерения расхода газожидкостной текучей среды | |
| SU280904A1 (ru) | Способ определения расхода твердой фазы при пневм.4тическом транспортировании | |
| AU646447B2 (en) | Continuous on-line measurement of fluid or slurry rheology | |
| UA12564U (en) | Method for determining the concentration of solid substances in slurry after a thickener | |
| Hakvoort et al. | Scaling down Coriolis-based mass flow rate sensing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 20788649 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |