СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ИЗ ТРУБОПРОВОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
PROCEDURE FOR SAMPLE DRAWING FROM PIPELINE AND FACILITY FOR IMPLEMENTATION OF THIS PROCEDURE

Изобретение относится к технологии и технике отбора проб жидкости из трубопровода и может найти применение в нефтедобывающей и других отраслях промышленности, где требуется точность определения параметров перекачиваемой по трубопроводам жидкости.
Известен из патента RU № 2305770 (опубл. 2007.09.10) пробоотборник накопительный, содержащий трубопровод, корпус в виде патрубка с полым штоком и вентилем. Полый шток жестко и герметично соединен с трубопроводом и выполнен в виде патрубка со скошенным концом и радиальными отверстиями, размещенными против потока жидкости с противоположной срезу скошенного конца стороны штока. Трубопровод за штоком оснащен сужением. Второй конец патрубка герметично соединен с трубопроводом за его сужением в зоне пониженного давления. Патрубок между вентилем и вторым концом оснащен цилиндрическим кожухом с поршнем, выполненным с возможностью осевого перемещения относительно кожуха, со стороны вентиля, снабженного сливным патрубком. Поршень оснащен клапаном, пропускающим жидкость со стороны вентиля. Вентиль выполнен в виде цилиндра с электромагнитом и штоком, вставленным герметично в цилиндр с возможностью осевого перемещения при помощи электромагнита. Цилиндр оснащен выпускным патрубком и сообщен со сливным патрубком. Патрубки перекрыты штоком. Шток оснащен двумя кольцевыми проточками. Первая проточка выполнена с возможностью сообщения патрубка с цилиндром и герметичного перекрытия патрубка при перемещении штока в цилиндре, а вторая - с возможностью сообщения сливного и выпускного патрубков при перемещении штока в цилиндре.
Известны из патента RU № 2213948 (опубл. 2003.10.10) способ отбора проб жидкости из трубопровода и устройство для его осуществления. В способе осуществляют прокачку протока жидкости под воздействием избыточного давления по трубопроводу и отбирают точечные пробы автоматическим пробоотборником. Между периодами времени, в течение которых автоматический пробоотборник осуществляет отбор точечных проб, осуществляют смешение вдоль трубопровода потока жидкости для выравнивания и распределения ингредиентов в потоке. В устройстве имеется канал, соединяющий трубопровод с автоматическим пробоотборником. На трубопроводе перед каналом установлен смеситель для осуществления смешения вдоль трубопровода потока жидкости для выравнивания и распределения ингредиентов в потоке между периодами времени, в течение которых автоматическим пробоотборником осуществляется отбор точечных проб.
Недостатком известных способов и устройств является недостаточно высокая представительность и достоверность отбора проб.
В основу изобретения поставлена задача создания способа и устройства для отбора проб из трубопровода, обеспечивающих высокое качество отбора проб путем повышения представительности и достоверности отобранной пробы за счет обеспечения сохранения ее под давлением.
Поставленная задача решается способом отбора проб из трубопровода, при котором обеспечивают поступление единичной пробы первой текучей среды в одну из двух камер, образованных во внутренней полости корпуса поршнем, при этом поступление единичной пробы первой текучей среды в первую камеру обеспечивают под действием рабочего давления потока в контуре первой текучей среды во время осуществления отбора единичной пробы второй текучей среды из второй камеры упомянутого корпуса при том, что первая камера гидравлически связана с контуром первой текучей среды посредством входной магистрали, имеющей расположенный со стороны контура первой текучей среды участок, выполненный в виде обводной линии и приспособленный для непрерывного прохода части потока контура первой текучей среды во время отбора заданного количества проб, причем отбор единичной пробы из второй камеры осуществляют пробоотборником, установленным в контуре второй текучей среды, с которым гидравлически связана вторая камера при том, что пробоотборник приспособлен для отбора заданного количества проб за заданное время.
Способ реализован устройством для отбора проб из трубопровода, которое включает корпус; установленный в корпусе с возможностью перемещения поршень, разделяющий внутреннюю полость корпуса на две камеры, первая из которых гидравлически связана с контуром первой текучей среды, а вторая гидравлически связана с контуром второй текучей среды; размещенный в контуре второй текучей среды пробоотборник, приспособленный для отбора из второй камеры заданного количества проб за заданное время; при этом первая камера связана с контуром первой текучей среды посредством входной магистрали, имеющей расположенный со стороны контура первой текучей среды участок, выполненный в виде обводной линии, которая приспособлена для непрерывного прохода части потока контура первой текучей среды во время отбора заданного количества проб; при том что на входной магистрали установлены запорный элемент и клапан, обеспечивающий пропускание единичной пробы первой текучей среды из обводной линии в первую камеру во время отбора единичной пробы второй текучей среды.
Целесообразно выполнять устройство с возможностью слива первой текучей среды из первой камеры.
В вариантном исполнении корпус устройства смонтирован с возможностью его отсоединения от контура второй текучей среды.
Целесообразно, чтобы пробоотборник являлся автоматическим пробоотборником.
Предпочтительно, чтобы устройство включало размещенное в контуре второй текучей среды средство нагнетания, приспособленное для подачи второй текучей среды под давлением во вторую камеру.
Возможно, чтобы второй текучей средой являлась вязкая жидкость, например масло.
Желательно, чтобы контур второй текучей среды являлся замкнутым, при этом в упомянутый контур включен резервуар для хранения второй текучей среды, сообщенный своим входом с выходом пробоотборника, а выходом со второй камерой.
Целесообразно выполнять корпус цилиндрическим.
Желательно дополнить устройство средством для стравливания давления воздуха из пробоотборника и/или входной магистрали перед началом отбора заданного количества проб.
Возможно, что контур для первой текучей среды будет являться основным напорным трубопроводом, например нефтепроводом.
Предпочтительно, чтобы клапан был установлен на обводной линии со стороны выхода из нее потока в контур с первой текучей средой.
Целесообразно устанавливать корпус по существу вертикально, а входную магистраль выполнять так, чтобы установленный на ней запорный элемент был расположен выше нижней стенки корпуса.
Другие задачи и преимущества будут ясны из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемый чертеж,который представляет схему устройства для отбора в одном из вариантов его исполнения.
Устройство, показанное на чертеже (где направление потоков показано стрелками), содержит вертикально установленный цилиндрический корпус 1, в котором размещен поршень 2, разделяющий внутреннюю полость корпуса 1 на две изолированные друг от друга камеры - первую камеру 3 и вторую камеру 4.
Торцевые стенки корпуса 1 (одна или обе) могут быть выполнены в виде съемных крышек.
Первая камера 3 через отверстие в нижней стенке корпуса 1 по входной линии 5 с установленным на ней запорным элементом 6 и клапаном 7 связана с контуром первой текучей среды, например основным напорным нефтепроводом (не показан), по которому протекает поток контролируемой среды.
Поршень 2 подвижен в пределах внутренней полости корпуса для избирательного изменения объема первой или второй камеры.
Объем внутреннего пространства корпуса 1 подбирается в зависимости от требуемого объема объединенной пробы, состоящей из заранее заданного количества единичных проб, и может быть равен объему объединенной пробы.
Входная линия 5 со стороны контура первой текучей среды имеет первый участок, выполненный в виде обводной линии 8, через которую при отборе объединенной пробы проходит часть потока контура первой текучей среды, и связанный с первым участком клапаном 7 второй участок, по которому первая текучая среда поступает из обводной линии 8 в первую камеру 3.
Установленный на обводной линии 8 со стороны выхода из нее потока первой текучей среды в контур первой текучей среды клапан 7 выполнен в виде шарика, размещаемого с возможностью его перемещения относительно клапанного седла.
Клапан 7 обеспечивает протекание первой текучей среды через него (т.е. из первого участка входной линии 5 в ее второй участок) в момент отбора единичной пробы и прекращение прохождения через него потока текучей среды в паузе между отборами единичных проб, что предотвращает попадание примесей из потока первой текучей среды в корпус 1.
В качестве клапана 7 может быть использован любой подходящий клапан, обеспечивающий пропускание потока только в одном направлении, когда поток воздействует на клапан с заданным давлением, например пружинный клапан или управляемый электронный клапан.
Запорный элемент 6 размещают на входной линии 5 со стороны корпуса 1 так, чтобы он находился на одном уровне с нижней торцевой стенкой корпуса 1 или несколько выше.
Первая камера 3 через тройник 9 может быть связана со сливной магистралью 10, на которой размещен запорный элемент 11.
Вторая камера 4 корпуса 1 по линии 12 с установленным на ней запорным элементом 13 связана со входом автоматического пробоотборника 14, который своим выходом по линии 15 связан с резервуаром 16, предназначенным для второй текучей среды.
Выход резервуара 16 через ручной насос 17 по линии 18 с установленным на ней запорным элементом 19 через тройник 20, соединяющий линию 18 с линией 12, связан со второй камерой 4.
Пробоотборник 14 может быть выполнен в любом исполнении, в том числе может быть не автоматическим.
Насос 17 может быть выполнен в любом исполнение, в том числе с электроприводом.
На линии 18 между насосом 17 и запорным элементом 19 размещен манометр 21.
В данном конкретном примере контур второй текучей среды выполнен замкнутым.
Возможны варианты исполнения, при которых контур второй текучей среды может быть разомкнутым, т.е. выход пробоотборника 14 может быть открытым (работать на слив) или может быть связанным с другой емкостью (не показано).
В качестве второй текучей среды может быть использована любая жидкость, в том числе вязкая жидкость, например масло.
На втором участке входной магистрали 5 по ходу движения потока первой текучей среды перед запорным элементом 6 может быть выполнено разъемное соединение 22, обеспечивающее отсоединение нижней камеры 3 от контура первой текучей среды, что позволяет выполнить устройство без сливной магистрали 10 (не показано). Участок входной магистрали 5 между разъемным соединением 22 и тройником 9 может быть выполнен в виде трубопровода высокого давления с быстросъемным соединением. Слив объединенной отобранной пробы в этом случае возможно осуществить через разъемное соединение 22. Кроме того, на линии 12 за запорным элементом 13 может быть выполнено разъемное соединение 23, что позволяет отсоединить камеру 4 корпуса 1 от контура второй текучей среды. Возможно выполнение участка линии 12 между соединением 23 и тройником 20 в виде трубопровода высокого давления с быстросъемным соединением.
Разъемные соединения 22 и 23 позволяют сделать корпус 1 съемным.
Пробоотборник 14 может быть оснащен средством для стравливания давления воздуха 24, подключенным через запорный элемент 25.
Входная линия 5 также может быть оснащена средством для стравливания давления воздуха 26, подключенным через запорный элемент 27 и тройник 28.
Стравливание воздуха осуществляют при подготовке устройства к работе.
В качестве запорных элементов могут быть использованы шаровые краны (в случае варианта исполнения с повышенной электробезопасностью) или управляемые электроклапаны в вариантах исполнения с автоматическим управлением устройства.
Вход и выход обводной линии 8 могут быть снабжены соединительными элементами 29 (обозначены одной позицией), приспособленными для подключения устройства к контуру первой текучей среды.
Устройство приводят в исходное состояние нагнетанием второй текучей среды (далее масло) из емкости 16 во вторую камеру 4 с помощью насоса 17. При этом запорный элемент 6 закрыт, а запорные элементы 11, 13 и 19 - открыты. Окончание заполнения определяют по увеличению давления, регистрируемому манометром 21. Полное заполнение объема внутренней полости корпуса 1 маслом можно определить и любым другим подходящим образом, например, по объему ушедшего из емкости 16 масла. После заполнения камеры 4 и перемещения поршня 2 в крайнее нижнее положение запорные элементы 11 и 19 закрывают.
Для отбора объединенной пробы запорный элемент 6 открывают и запускают в работу автоматический пробоотборник 14.
В момент отбора каждой единичной пробы фиксированное количество масла вытесняется из камеры 4 в емкость 16, а такое же количество продукта из обводной линии 8, пройдя под воздействием перепада давления через клапан 7, заполняет нижнюю камеру 3. Объем продукта за один отбор равен объему единичной пробы, установленному на автоматическом пробоотборнике 14.
Отбор заканчивают после набора требуемого объема объединенной пробы, установленного в настройках пробоотборника. В камере 3 отобранная объединенная проба за период времени работы пробоотборника 14 и до слива отобранной пробы сохраняется под давлением, равным давлению в контуре первой текучей среды.
Для слива отобранной пробы закрывают запорный элемент 6, открывают запорные элементы 11 и 19 и с помощью насоса 17 камеру 4 заполняют маслом из емкости 16, при этом поршнем 2 жидкость из камеры 3 вытесняется по сливной магистрали 10 в емкость для объединенной пробы (не показана). В вариантах выполнения корпуса съемным возможна доставка пробы к месту ее анализа в корпусе 1. Окончание слива определяют по увеличению давления, регистрируемому манометром 21. После слива запорные элементы 11 и 19 закрывают.
Далее работа устройства осуществляется циклически. Предлагаемые способ и устройство обеспечивают более высокое качество пробы, нежели проба, отобранная известными устройствами.