Ковшовый счетчик жидкой нефтегазовой смеси
LADLE COUNTER FOR LIQUID OIL-GAS MIXTURE

Изобретение относится области измерительной техники и может быть использовано для измерений массового расхода сырой нефти.
Известен ковшовый счетчик количества жидкости, содержащий горизонтально размещенный полый цилиндрический корпус с перпендикулярными его оси соосными отверстиями для входа/выхода жидкости, связанными соответственно с подводящим и отводящим коллекторами, со своей герметично закрывающей крышкой с электромагнитным, связанным с электронным блоком, датчиком импульсов на ее наружной поверхности и опорой задней, связанной с крышкой параллельными оси корпуса шпильками; размещенный в корпусе измерительный лоток, размещенный на своей оси, закрепленной своими концами в крышке и опоре параллельно горизонтальной оси симметрии корпуса с возможностью ограниченного шпильками поворота, и разделенный общей стенкой на два смежных равновеликих грузоуравновешенных призматических измерительных ковша треугольного сечения с измерительными камерами, поочередно заполняемыми жидкостью и сливаемой из них в корпус счетчика; постоянный магнит, размещенный на лотке с возможностью взаимодействия с электромагнитным датчиком импульсов на крышке корпуса для фиксирования каждого слива жидкости из измерительных ковшей лотка (П.П. Кремлевский. Расходомеры и счетчики количества. - Ленингр.: Машиностроение, 1975).
Этот известный счетчик количества жидкости позволяет снизить погрешность измерения ее расхода, вызываемую изменением плотности учитываемой счетчиком газожидкостной смеси, за счет ориентирования заполненной ею измерительной камеры каждого ковша таким образом, что центр тяжести массы этой жидкости в ней перемещается по биссектрисе угла при вершине равнобедренного треугольника.
Недостатком этого известного ковшового счетчика количества жидкости является разбрызгивание в корпусе счетчика заливаемой жидкости, минуя его ковши, что приводит к погрешности измерений как от наличия в составе учтенной жидкости части неучтенной разбрызгиваемой жидкости, так и от повышения уровня жидкости в корпусе счетчика, предопределяющего возможность зачерпывания из корпуса счетчика этой жидкости его ковшами, слившими смесь из своих измерительных камер и возвращающимися при подъеме в положение налива.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является ковшовый счетчик количества жидкости и попутного нефтяного газа в протекающей нефтегазовой смеси, раскрытый в патенте на полезную модель №154443, опубл. 27.08.2015 и содержащий:
- Электронный вычислитель со своими преобразователями сигналов, принимающий и хранящий сигналы и сведения о пропускаемой через него нефтегазоводной смеси, а также рассчитывающий ее массовый расход и выводящий эти показания на обозрение;
- горизонтально расположенный полый цилиндрический корпус с перпендикулярными его оси соосными отверстиями для входа/выхода нефтегазоводной смеси, связанными соответственно с подводящим и отводящим коллекторами;
- крышку, герметично закрывающую корпус счетчика, и опору;
- шпильки, соединяющие крышку с опорой и расположенные параллельно координатной оси корпуса;
- сопло, предотвращающее разбрызгивание смеси моделированием формы ее потока и размещенное в корпусе под входным отверстием;
- электромагнитный датчик импульсов, закрепленный на наружной поверхности крышки через сквозное отверстие в ней и связанный с электронным преобразователем;
- измерительный лоток, разделенный общей стенкой на два смежных равновеликих грузоуравновешенных призматических ковша со своими открытыми, разделенными общей стенкой, измерительными камерами треугольного сечения и расположенный в корпусе счетчика на своей поворотной оси, установленной своими концами в крышке и опоре параллельно горизонтальной оси симметрии корпуса с возможностью свободного качания его ковшей между шпильками, ограничивающими повороты разделительной стенки ковшей;
- постоянный магнит, фиксирующий каждый слив смеси из измерительных камер ковшей и закрепленный на лотке с возможностью взаимодействия с электромагнитным датчиком импульсов.
Этот наиболее близкий к заявляемому техническому решению счетчик позволяет снизить погрешность измерений, за счет создания условий, устраняющих разбрызгивание поступающей в счетчик смеси путем моделирования формы ее потока соплом, размещенным под входным отверстием корпуса, что, как следствие, устраняет наличие в составе учтенной жидкости части разбрызгиваемой неучтенной жидкости.
Недостатком этого наиболее близкого к изобретению счетчика, тем не менее, является большая погрешность измерений из-за выплескивания жидкости из ковшей в корпус счетчика при их наполнении. Кроме того, это наполнение корпуса счетчика разбрызгиваемой и выплескиваемой из ковшей жидкостью вызывает подъем ее уровня в корпусе счетчика, предопределяющего возможность зачерпывания из корпуса счетчика учтенной нефтегазовой смеси опустошенными ковшами, слившими смесь из своих измерительных камер и возвращающимися при подъеме в положение налива.
Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в снижении погрешности измерений счетчика за счет предотвращения выплескивания жидкости из ковшей при их наполнении.
Указанный технический результат достигается тем, что ковшовый счетчик нефтегазовой смеси, содержащий Ковшовый счетчик жидкой нефтегазовой смеси, содержащий электронный вычислитель, принимающий и хранящий сведения о пропускаемой через него нефтегазоводной смеси, а также рассчитывающий ее массовый расход и выводящий эти показания на обозрение; горизонтально расположенный полый цилиндрический корпус с перпендикулярными его оси соосными отверстиями для входа/выхода нефтегазоводной смеси, связанными, соответственно, с подводящим и отводящим коллекторами; крышку, герметично закрывающую корпус счетчика, и опору; шпильки, соединяющие крышку с опорой и расположенные параллельно координатной оси корпуса; сопло, моделирующее форму потока смеси и размещенное в корпусе под входным отверстием; электромагнитный датчик импульсов, закрепленный на наружной поверхности крышки через сквозное отверстие в ней и связанный с электронным вычислителем; измерительный лоток, разделенный общей стенкой на два смежных равновеликих грузоуравновешенных призматических ковша из химически устойчивого к воздействию нефтегазовой смеси материала со своими открытыми измерительными камерами треугольного сечения и расположенный в корпусе счетчика на своей поворотной оси, установленной своими концами в крышке и опоре параллельно горизонтальной оси симметрии корпуса с возможностью свободного качания его ковшей между шпильками, ограничивающими повороты разделительной стенки ковшей; и постоянный магнит, фиксирующий каждый слив смеси из измерительных камер ковшей и закрепленный на лотке с возможностью взаимодействия с электромагнитным датчиком импульсов,… при этом, он дополнительно снабжен двумя съемными козырьками из прочного, химически устойчивого к воздействию нефтегазовой смеси материала, каждый со своей изогнутой рабочей поверхностью, не меняющей свою форму, и своими нанизанными на шпильку крепежными ножками, удерживающими козырек от поворота жестким креплением одной из них к опоре с возможностью состыковки его рабочей поверхности с внутренней поверхностью сливной стенки ковша при его наполнении, ориентирующей движение залитой в него жидкости с предотвращением ее выплескивания.
Изготовление козырьков из прочного, химически устойчивого к воздействию нефтегазовой смеси, материала, препятствующего налипанию парафинов, например, титанового сплава, сохраняет форму их рабочей поверхности неизменной и ориентирующей движение залитой в ковши жидкости с предотвращением ее выплескивания, а также способствует надежности и долговечности козырьков и, как следствие, надежности и долговечности конструкции в целом.
Размещение постоянного магнита на верхнем уровне торца общей, разделяющей измерительные камеры ковшей, стенки лотка, способствует максимальному приближению магнит к электромагнитному датчику, сокращающему, тем самым, время своего нахождения в зоне чувствительности датчика, повышая точность измерения времени между заполнением и сливом каждого ковша.
Установление ударогасителей на шпильках, ограничивающих повороты измерительных ковшей лотка, способствует устранению ударного воздействия на ковши и связанные с ним узлы и детали счетчика, обеспечивая тем самым надежность счетчика и его долговечность.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами:
Фиг. 1 - Общий вид ковшового счетчика количества жидкой нефтегазовой смеси;
Фиг. 2 - А-А на фиг. 1;
Фиг. 3 - Счетчик без корпуса, аксонометрия;
Фиг. 4 - Козырек, аксонометрия;
Фиг. 5 - Б-Б на фиг. 2 (ковши с козырьками);
Фиг. 6 - Б-Б на фиг. 2 (ковши без козырьков);
Ковшовый счетчик количества нефтегазовой смеси содержит:
- горизонтально расположенный полый цилиндрический корпус 1 (фиг. 1. фиг. 2) с перпендикулярными его оси соосными отверстиями 2 и 3 для входа/выхода нефтегазоводной смеси, связанными, соответственно, с подводящим 4 и отводящим 5 коллекторами;
- крышку 6, герметично закрывающую корпус 1 счетчика, и опору 7;
- расположенные параллельно оси корпуса 1 шпильки 8 и 9 (фиг. 2. фиг. 3). соединяющие крышку 6 с опорой 7;
- сопло 10 (фиг. 2), предотвращающее разбрызгивание смеси моделированием формы потока и размещенное в корпусе 1 под входным отверстием 2;
- электромагнитный датчик импульсов 11 (фиг. 2), закрепленный в верхней части крышки 6 корпуса на ее наружной поверхности через сквозное отверстие в ней в верхней ее части;
- измерительный лоток 12 (фиг. 3) из химически устойчивого к воздействию нефтегазовой смеси материала, разделенный общей стенкой 13 на два смежных равновеликих призматических грузоуравновешенных ковша 14 и 15 (фиг. 5) со своими открытыми измерительными камерами треугольного сечения со сливными стенками 16 и 17 (фиг. 3), и расположенный в корпусе 1 на своей поворотной оси 18 (фиг. 2), установленной своими концами в крышке 6 и опоре 7 параллельно горизонтальной оси симметрии корпуса 1 с возможностью свободного качания его ковшей 14 и 15 между шпильками 8 и 9 (фиг. 2, фиг. 3), ограничивающими повороты.
- постоянный магнит 19 (фиг. 2 и 3), фиксирующий каждый слив смеси из измерительных камер ковшей 14, 15 и закрепленный на верхнем уровне торца общей, разделяющей измерительные камеры ковшей 14 и 15, стенки 13 лотка 12, максимально приближающем его к электромагнитному датчику 11 и ускоряющем, тем самым, время нахождения магнита в зоне чувствительности датчика, повышая точность измерения времени между заполнением и сливом ковша;
- козырьки 20 и 21 (фиг. 3 и 4) каждый из прочного, химически устойчивого к воздействию нефтегазовой смеси, материала, со своей изогнутой рабочей поверхностью 22, не меняющей свою форму, и своими нанизанными на шпильку крепежными ножками 23, удерживающими козырек от поворота с сохранением неизменной его формы жестким креплением одной из них к опоре 7 с возможностью состыковки его рабочей поверхности 22 с внутренней поверхностью сливной стенки 16 или 17 ковша 14 или 15 при его наполнении и ориентирования движения залитой в него жидкости с предотвращением ее выплескивания.
- установленные на шпильках 8 и 9 ударогасители 24 и 25 (фиг. 3), устраняющие ударное воздействие на ковши 14, 15 и связанные с ним узлы и детали счетчика.
- электронный вычислитель 26 (фиг. 1) со своими преобразователями (не указаны), рассчитывающий массовый расход учтенной смеси через счетчик и выводящий эти показания на обозрение.
Ковшовый счетчик количества в нефтегазовой смеси работает следующим образом.
Поток жидкой нефтегазовой смеси из трубопровода (не показан) поступает вначале в коллектор 4 (фиг. 1) через его задвижку (не показана), перекрывающую поступление смеси в корпус счетчика 1 на случай аварии или необходимости технического обслуживания счетчика. Затем смесь поступает в сопло 10, предотвращающее разбрызгивание смеси моделированием формы его потока с выделением из пропускаемой смеси попутного газа, свободного и растворенного в ней, за счет эффекта гравитационной сепарации, возникающей из-за разности плотностей жидкости и газа под действием их сил тяжести.
Наличие газа в корпусе 1, выделяемого из поступающей в счетчик нефтегазовой смеси при ее прохождении через счетчик, является необходимым условием работы этого ковшового счетчика.
После этого смесь из сопла поочередно попадает в измерительные камеры ковшей 14, 15 (фиг. 4) лотка 12.
Принцип действия измерительного лотка 12 основан на поочередном заполнении сырой нефтью каждой из измерительных камер его ковшей 14, 15 и последующем их мгновенным освобождением от нее опрокидыванием, обусловленным нарушением их равновесного положения, при котором масса жидкости в каждой камере соответствует весу закрепленного на ней груза (не указан). Момент начала заполнения одного ковша соответствует моменту конца заполнения другого ковша и наоборот.
Исследования движения жидкости в счетчике со стеклянным корпусом показали, что поступающая в ковши 14 и 15 измерительного лотка 12 жидкость направляется вначале на разделяющую ковши стенку 13, а затем поднимается по их сливным стенкам 16 и 17 вверх и, если сливные стенки ковшей не оснащены козырьками, то жидкость частично выплескивается за пределы ковша, не участвуя в измерении (фиг. 6). Однако, оснащение шпилек 8 и 9 козырьками 20 и 21 с изогнутыми, не меняющими свою форму, рабочими поверхностями 22, стыкуемыми при наполнении ковшей с внутренними поверхностями сливных стенок 16 и 17 ковшей 14 и 15, ориентируют движение залитой в них жидкости с предотвращением ее выплескивания из них, позволяя снизить погрешность измерений счетчика (фиг. 5). При этом, именно жесткое крепление к опоре 7 одной из насаженных на шпильку 8, 9 ножек 23 козырьков 20 и 21 удерживает козырьки от поворота, сохраняя при наливе ковшей неизменным положение их изогнутых рабочих поверхностей по отношению к стыкуемым поверхностям сливных стенок ковшей.
После заполнения одного из ковшей 14 или 15 он поворачивается до упора в свою шпильку 8 или 9 и находящаяся в нем смесь выливается в корпус 1. при этом, магнит 19 достигает уровня оси электромагнитного датчика 11 и фиксирует в нем своим импульсом момент слива этого ковша, соответствующий моменту начала заполнения другого ковша. Полученный датчиком 11 сигнал передается в электронный вычислитель 25 (не указан) для расчета им массового расхода смеси через счетчик. Далее, аналогичным образом, заполняется и сливается измерительная камера другого ковша, фиксируется его слив и начало наполнения измерительной камеры первого ковша.
Слитая ковшами 14 и 15 в корпус 1 учтенная смесь постепенно вытесняются в выходной коллектор 5.
Созданное техническое решение благодаря совокупности своих существенных признаков, отраженных в формуле полезной модели, позволяет обеспечить снижение погрешности измерений счетчика путем предотвращения выплескивания жидкости из ковшей при их наполнении за счет снабжения счетчика двумя козырьками из прочного, химически устойчивого к воздействию нефтегазовой смеси материала, каждый со своей изогнутой рабочей поверхностью и своими нанизанными на шпильку крепежными ножками, удерживающими козырек от проворота жестким креплением одной из них к опоре с возможностью состыковки его рабочей поверхности с внутренней поверхностью сливной стенки ковша при его наполнении и ориентирования движения залитой в него жидкости с предотвращением ее выплескивания.