ПРОБООТБОРНОЕ УСТРОЙСТВО

Предложение относится к добыче, сбору, подготовке и транспорту жидких и газовых продуктов и может быть использовано на нефтегазодобывающих, нефтегазоперерабатывающих и нефтетранспортных или иных предприятиях, где производятся работы по отбору проб жидкости из трубопроводов.
Известен пробоотборник и способ отбора проб жидкости (Патент РФ №2157889 МПК 7 Е 21 В 49/08, G 012 N 1/10, опубл. бюл. №29, от 20.10.2000 г.) включающий корпус с полостью для накопления жидкой фазы с крышкой в нижней части, фильтрующим приспособлением и сливным устройством, при этом корпус пробоотборника жестко закреплен снаружи внизу трубопровода или технологического аппарата, фильтрующее приспособление установлено внутри корпуса между полостями трубопровода и пробоотборника, полностью перекрывая сечение, обеспечивающее их гидродинамическое сообщение, а сливное устройство смонтировано на штуцере, жестко закрепленном на корпусе пробоотборника в нижней части полости пробоотборника.
Недостатками данного устройства являются:
во-первых, отбираемые пробы имеют искаженный состав, поскольку корпус пробоотборника расположен снизу и при течении жидкости по трубопроводу происходит ее расслоение, и в него попадают в основном более тяжелые фракции жидкости, находящиеся снизу, а более легкие фракции жидкости, расположенные выше минуют корпус пробоотборника;
во-вторых, при течении жидкости по трубопроводу фильтрующее устройство, размещенное внутри корпуса забивается механическими примесями, в связи с чем для отбора проб необходимо производить его регулярную очистку, а для этого требуется постоянный контроль.
Наиболее близким по технической сущности является пробоотборное устройство (Патент RU на полезную модель №40391 МПК 7 Е 21 В 49/08, F 17 D 3/10, опубл. бюл. №25, от 10.09.2004 г.), смонтированое на основном трубопроводе и выполненное в виде двух секций, закрепленных с основным трубопроводом посредством фланцевых соединений, и снабженное регулируемым трехходовыми шаровыми задвижками, отборным краном и манометром, при этом трехходовые шаровые задвижки соединены
валом с рычагом управления с возможностью попеременно отсекать одну из секций, а каждая из секций выполнена с возможностью пропуска всего потока жидкости, причем одна из секций является байпасной, а другая - пробоотборной (мерной) с возможностью отбора пробы с охватом поперечного сечения потока жидкости без потерь.
Недостатками данного устройства являются:
во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей, а также громоздкость и металлоемкость;
во-вторых, при частом отборе проб, детали отборного крана изнашиваются, и он теряет герметичность, в связи с чем снижается срок службы устройства в целом и требуется ревизия уплотнительных элементов отборного крана или полная его замена.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции и снижение металлоемкости без увеличения гидравлических потерь в устройстве, а также повышение долговечности устройства за счет увеличения срока службы отборного крана.
Техническая задача решается предлагаемым пробоотборным устройством, содержащим основной трубопровод, пробоотборную секцию, закрепленную с основным трубопроводом с возможностью отбора пробы с охватом поперечного сечения потока жидкости без потерь, отборный кран, манометр.
Новым является то, что концентрично в основном трубопроводе перед входом потока жидкости в проботборную секцию установлен завихритель, выполненный в виде плоского винтового закручивающего устройства, винтовая поверхность которого выполнена с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока жидкости, и закреплен на втулке, снабженной торцевыми конусными обтекателями, при этом в основном трубопроводе напротив выхода потока жидкости из пробоотборной секции установлено устройство, сужающее поток, а отборный кран выполнен в виде подпружиненного относительно пробоотборной секции шибера-сердечника, корпуса со сливным отверстием и катушкой, причем шибер-сердечник герметично установлен внутри корпуса, выполненного из диэлектрического материала, а катушка расположена на корпусе, причем в исходном положении шибер-сердечник перекрывает сливное отверстие корпуса, а в рабочем - под действием электромагнитного поля, создаваемого катушкой при подаче на нее электрического тока, имеет возможность осевого перемещения внутри корпуса, сжимая пружину и открывая сливное отверстие корпуса.
На фигуре схематично представлено пробоотборное устройство в исходном положении.
Пробоотборное устройство, содержащим основной трубопровод 1, пробоотборную секцию 2, закрепленную с основным трубопроводом 1 с возможностью отбора пробы с
охватом поперечного сечения потока жидкости без потерь, отборный кран 3 и манометр 4. Концентрично в основном трубопроводе 1 перед входом потока жидкости в проботборную секцию 2 установлен завихритель 5, выполненный в виде плоского винтового закручивающего устройства, винтовая поверхность которого выполнена с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока жидкости. Завихритель 5 закреплен на втулке 6, снабженной торцевыми конусными обтекателями 7.
В основном трубопроводе 1 напротив выхода потока жидкости из пробоотборной секции 2 установлено устройство, сужающее поток 8.
Отборный кран 3 выполнен в виде подпружиненного с помощью пружины 9 относительно пробоотборной секции 2 шибера-сердечника 10, корпуса 11 со сливным отверстием 12 и катушкой 13.
Шибер-сердечник 10 герметично установлен внутри корпуса 11 и выполнен из диэлектрического материала (например, керамики), а катушка 13 расположена на наружной поверхности корпуса 11.
В исходном положении шибер-сердечник 10 герметично перекрывает сливное отверстие 12 корпуса 11. В рабочем положении шибер-сердечник 10 под действием электромагнитного поля, создаваемого катушкой 11 при подаче на ее обмотку электрического тока, имеет возможность осевого перемещения внутри корпуса 11, сжимая пружину 9 и открывая сливное отверстие 12 корпуса 11.
С целью предотвращения несанкционированных перетоков жидкости на сопряженных поверхностях деталей установлены уплотнительные кольца 14.
Пробоотборное устройство работает следующим образом.
В процессе движении по основному трубопроводу 1 (см. фигуру) поток жидкости, попадает на завихритель 5 винтовая поверхность которого выполнена с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока жидкости, и крепление завихрителя 5 на втулке 6 с торцевыми конусными обтекателями 7 обеспечивает снижение гидравлических потерь, возникающих вследствие вихреобразования и отрыва потока на винновой поверхности завихрителя 5. Поток жидкости входит в завихритель 5 со степенью закрутки, близкой к нулю, и постепенно закручивается в межвинтовом канале завихрителя 5. За счет постоянного закручивающего воздействия винтовой поверхности завихрителя 5 на поток жидкости происходит перемешивание потока жидкости, который перед входом в пробоотборную секцию 2 и разделяется на два направления:
- первое, по основному трубопроводу 1 поток жидкости поступает в устройство, сужающее поток 8 и далее вновь в основной трубопровод 1 за пробоотборной секцией 2;
- второе, попадает в пробоотборную секцию 2, где поток жидкости, заполняя ее внутреннее пространство, вновь вытекает в основной трубопровод 1 за устройством, сужающим поток 8 и соединяется с потоком жидкости, движущемся в первом направление.
При постоянно работающем основном трубопроводе 1 движение потока жидкости происходит с охватом всего его поперечного сечения в двух направлениях и пробоотборная секция 2 постоянно заполнена пробой жидкости с составом, соответствующим времени и условиям ее отбора без образования застойных зон.
Манометр 4 установлен в пробоотборной секции 2 с целью контроля давления при эксплуатации и отборе проб.
Отбор пробы происходит следующим образом. Открывают отборный кран 3 путем подачи электрического тока на обмотку катушки 13, а поскольку корпус 11 выполнен из диэлектрического материала, то создается электромагнитное поле, воздействующее на стальной шибер-сердечник 10, который втягивается, то есть перемещается внутри корпуса 11, сжимая пружину 9 и открывая сливное отверстие 12 корпуса 11 отборного крана 3. В этот момент происходит снижение давления за устройством сужающим поток 8 (пробоотборник принимает рабочее положение), и текущий по пробоотборной секции 2 поток жидкости (проба) сливается в контейнер (на фигуре не показано) для ее транспортировки.
Набрав необходимый объем пробы, подачу электрического тока на обмотку катушки 13 прекращают, при этом электромагнитное поле прекращает втягивающее воздействие на шибер-сердечник 10, который за счет силы упругости пружины 9 возвращается в исходное положение, герметично перекрывая сливное отверстие 12 корпуса 11 отборного крана 3.
Предлагаемое пробоотборное устройство имеет простую конструкции и низкую металлоемкость без увеличения гидравлических потерь в устройстве, а повышение долговечности устройства обусловлено созданием конструкции отборного крана, позволяющей увеличить его срок службы благодаря повышенной износостойкости и герметичности к частым циклам его открытия и закрытия.