ПРОБОСБОРНОЕ УСТРОЙСТВО

Пробосборное устройство относится к нефтеперерабатывающей промышленности и предназначено для накопления объединенной пробы, при автоматическом отборе части перекачиваемого по трубопроводу под давлением продукта.
Известно пробосборное устройство для отбора пробы газового конденсата, сжиженного углеводородного газа и широкой фракции легких углеводородов, изготавливаемое по ГОСТ Р 55609-2013. Конструкция пробосборника состоит из единой цилиндрической емкости, разделенной на две зоны поршнем, имеющим уплотнительные кольца по окружности и сальники в центре. Отбираемая проба поступает в камеру с продуктом, а инертный газ в качестве рабочей среды воздействует на тот же поршень с обратной стороны.
Недостатком известного устройства является невозможность отбора пробы продукта под давлением рабочей среды, превышающим давление отбираемой пробы на 0,2 МПа в виду относительного равенства площадей поверхностей общего поршня: площадь сечения имеющегося штока указателя положения поршня незначительная, и не компенсирует силу трения уплотнений поршня и штока, противодействующих движению поршня в полости даже при выровненном давлении. Также недостатком является высокая вероятность проникновения рабочей среды в камеру с отобранным продуктом в случае даже незначительного износа уплотнений и невозможности во время технологической эксплуатации под избыточным давлением продукта своевременно диагностировать неисправность, что влияет на оценку представительности отобранной усредненной пробы продукта.
Технический результат, заявляемой полезной модели, состоит в повышении представительности отбираемой пробы.
Технический результат достигается за счет того, что пробосборное устройство представляет собой конструкцию из двух цилиндрических соединяющихся емкостей с разными диаметрами и объемами, в полости цилиндров расположены поршни соответствующих диаметров, при этом площадь поверхности поршня накопителя больше площади поверхности поршня рабочего цилиндра. Поршни цилиндров соединены между собой механически.
При условном равенстве значений давления накопительного цилиндра Р1 и давления рабочего цилиндра Р2 отбираемый продукт перемещает поршни вверх, так как площадь поршня накопителя S1 больше площади поршня рабочего цилиндра S2 и, в соответствии с экспериментальными Законами Паскаля, сила, действующая на поршень накопителя во столько же раз больше противодействующей силы на поршень рабочего цилиндра, во сколько площадь S1 поршня накопителя больше площади S2 поршня рабочего цилиндра, за минусом силы трения уплотнительных колец на поршнях. Учитывая эффект от соотношений площадей поверхностей поршней S1/S2, обеспечивается отбор пробы продукта в полость накопительного цилиндра при противодавлении Р2 в рабочем цилиндре, превышающем Р1.
Пробосборное устройство (фиг.) представляет собой конструкцию из двух цилиндрических соединяющихся емкостей 1 и 2 с разными диаметрами и объемами. Цилиндр 1 - накопитель отбираемой пробы, цилиндр 2 - рабочий, для создания противодавления и поддержания в накопителе пробы под давлением трубопровода.
В полости цилиндров 1 и 2 расположены поршни соответствующих диаметров. Площадь поверхности поршня накопителя S1 больше площади поверхности поршня рабочего цилиндра S2. Поршни цилиндров соединены между собой механически, например, при помощи штока 3.
Через узел подключения в рабочий цилиндр 2 подается рабочая среда (PC) под соответствующим технологическим давлением. Это может быть и продукт, перекачиваемый по трубопроводу, и некий инертный газ из предзаряженного баллона. Значение давления контролируется манометром М2. Согласно ГОСТ Р 55609-2013, давление в рабочем цилиндре должно быть не менее чем на 0,2 МПа больше давления насыщенных паров продукта или давления в трубопроводе, по которому перекачивают продукт. Под воздействием давления рабочая среда перемещает поршни в крайние нижние положения.
Через узел подключения накопительного цилиндра 1 из исполнительного механизма пробоотборника в полость накопителя поступает под воздействием избыточного давления трубопровода отбираемая проба (ОП) перекачиваемого продукта. При условном равенстве значений давления накопительного цилиндра Р1 и давления рабочего цилиндра Р2 отбираемый продукт перемещает поршни вверх, так как площадь поршня накопителя S1 больше площади поршня рабочего цилиндра S2 и, в соответствии с экспериментальными Законами Паскаля, сила, действующая на поршень накопителя во столько же раз больше противодействующей силы на поршень рабочего цилиндра, во сколько площадь S1 поршня накопителя больше площади S2 поршня рабочего цилиндра за минусом силы трения уплотнительных колец на поршнях. Учитывая эффект от соотношений площадей поверхностей поршней S1/S2, обеспечивается отбор пробы продукта в полость накопительного цилиндра при противодавлении Р2 в рабочем цилиндре, превышающем Р1.
Перемещаясь в полости, поршень накопителя со встроенным магнитом 5 воздействует на внешний указатель 6 положения поршня, тем самым информирует о степени заполнения пробой накопительного цилиндра. Накопительный цилиндр 1 наполняется на 80% вместимости. В запоршневой зоне, свободной от ОП, давление Р3 атмосферное, что позволяет при расширении ОП под воздействием высокой температуры переместить поршень накопителя и, увеличив объем, предотвратить разрушение корпуса пробосборника. Контроль значения давления в накопительном цилиндре осуществляется по манометру М1. Для обеспечения сохранения значений температуры отбираемого продукта или предотвращения увеличения объема отобранной пробы в результате нагрева, накопительный цилиндр оснащается терморубашкой 7. Также в целях обеспечения безопасности и предотвращении разрушения корпуса пробосборного устройства, предусмотрены предохранительные клапаны 4, которые в случае превышения технологических значений давления произведут сброс избыточного давления. Буферная зона с атмосферным давлением Р3 свободна как от ОП, так и от PC и является, своего рода, предохранителем от проникновения PC в ОП в случае механического износа уплотнительных колец. Наличие следов отбираемого продукта или рабочей среды на предохранительном клапане буферной зоны сигнализирует о возможной разгерметизации пробосборника и необходимости замены уплотнительных сальников.
Опорожнение накопительного цилиндра 1 производится через узел подключения. Выход ОП в транспортировочный пробоприемник производится под воздействием давления PC в рабочем цилиндре 2.
Пробосборное устройство изготавливают из материала стойкого коррозии и механическим воздействиям.
Таким образом, заявляемое пробосборное устройство позволяет производить отбора пробы продукта, как на выровненном давлении, так и под воздействием давления превышающего давление в трубопроводе отбираемого продукта, что способствует повышению представительности отбираемой пробы.