Счётчик расхода жидкости
LIQUID FLOW METER

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам, измеряющим расход жидкости в трехкомпонентной смеси, поступающей с добывающих скважин.
Известен счетчик расхода жидкостей (Патент №2440559, МПК G01F 1/06, Опубл. 20.01.2012, бюл. №2) корпус с впускным патрубком (2) и выпускным патрубком, измерительный картридж, вставленный в корпус (1, 4) с уплотнением, и уплотнительное кольцо (5), которое проложено между корпусом (1, 4) и измерительным картриджем, задает плоскость (Z), направленную под углом к центральной оси (Х) корпуса, и герметизирует впускную сторону корпуса (1, 4) и измерительного картриджа от выпускной стороны отличающийся тем, что измерительный картридж состоит из наружной части (10) картриджа и вставляемой, в наружную часть (10) картриджа внутренней части (11) картриджа, соединяемых между собой, наружная часть (10) картриджа имеет вставной конец (14), наружная часть (10) картриджа имеет на своем вставном конце (14) параллельный плоскости (Z) окружной фланец (12), служащий опорной поверхностью для уплотнительного кольца (5), внутренняя часть (11) картриджа имеет параллельный плоскости (Z) вставной конец (15), внутренняя часть (11) картриджа имеет параллельный плоскости (Z) окружной фланец (13), смещенный назад от вставного конца (15) и служащий опорной поверхностью для уплотнительного кольца (5), между вставным концом (15) и фланцем (13) внутренней части (11) картриджа находится конический участок (17) поверхности, который ориентирован параллельно плоскости (Z) и радиус которого возрастает от меньшего значения (r) у вставного конца (15) до большего значения (R) в направлении фланца (13), меньший радиус (r) настолько мал, что внутренняя часть (11) картриджа сначала вставляется в корпус (1), уплотнительное кольцо (5) и наружную часть (10) картриджа с небольшим усилием или, соответственно, без усилия, конический участок (17) поверхности вызывает возрастающее сжатие уплотнительного кольца (5) между частью (11) картриджа и корпусом (1).
Недостатком данного устройства является узкая область применения, невозможность использования в трехкомпонентной смеси, поступающей с добывающих скважин.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является поплавково-турбинный счетчик газа или жидкости (Патент №2189015, МПК G01F 1/90, Опубл. 10.09.2002, бюл. №25), содержащий поплавок со ступицей, расположенный в направляющих опорах, ограничитель осевого перемещения поплавка, корпус и датчик-измеритель, отличающийся тем, что нижняя часть поплавка выполнена в виде аксиальной турбины, при этом верхняя часть поплавка выполнена в виде клапана с турбиной, а лопасти аксиальной турбины подведены к клапану, при этом в корпусе перпендикулярно к оси вращения поплавка установлен датчик-измеритель частоты вращения поплавка, а в зоне торца датчика-измерителя на лопасти аксиальной турбины установлено средство взаимодействия поплавка с датчиком-измерителем, при этом датчик-измеритель подключен к цифровому электронному счетчику импульсов с цифровым индикатором, причем осевое перемещение поплавка до ограничителя выбрано из условия обеспечения требуемого максимального расхода с запасом 1,1-1,5, при этом ось вращения поплавка расположена вертикально.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции и большая металлоемкость, и как следствие высокие затраты на изготовление, узкая направленность применения.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности и точности измерения расхода жидкости в трехкомпонентной смеси (нефть, газ, вода), без увеличения металлоемкости, затрат на изготовление и расширение функционального применения счетчика расхода жидкости поступающей с добывающей скважины.
Новым является то, что на нижней части осевого вала расположен клапан на уровне выходного патрубка, поплавок расположен на осевом валу с возможностью вращения вала, при этом параллельно осевого вала и по длине корпуса расположена труба с входным и выходным каналом газовой линии, и противоположно расположен жидкостный патрубок, сообщающий мерную емкость и выходные патрубки, при этом на верхней части корпуса установлен датчик-измеритель уровня жидкости, подключенный к контроллеру для определения расхода жидкости в мерной емкости.
Кроме того, корпус выполнен в виде цилиндрической вертикальной мерной емкости, а направляющие опоры выполнены в виде дугообразных вставок на внутренней поверхности измерительной камеры, которые размещены противоположно друг другу и является ограничителями перемещения поплавка.
На фиг. 1 представлен общий вид счетчика расхода жидкости в изометрии.
На фиг. 2 представлен счетчик в изометрии без корпуса в положении поплавок вверху.
На фиг. 3 представлен счетчик в изометрии без корпуса в положении поплавок внизу.
Счетчик расхода жидкости содержит корпус 1 (фиг. 1) в цилиндрической вертикальной форме, который является мерной емкостью с входным 2 и выходным 3 патрубком. С лева от корпуса по всей длине расположена труба 4 с входным 6 и выходным 5 каналом газовой линии идущему к клапану 10, а с противоположной стороны расположен жидкостный патрубок 7 сообщающий мерную емкость 1 и выходной патрубок 3, через клапан 10. Внутри мерной емкости 1 установлен центрирующий осевой вал 8 (фиг. 2), на котором установлен поплавок 9, с возможностью передвижения по оси вала 8. Снизу осевого вала 8 расположен клапан 10 для сообщения с выходным патрубком линий сброса жидкости 7 и сброса газа 4. На рабочей поверхности корпуса расположены направляющие 11 по которым происходит движение поплавка 9 вверх и вниз, он же является ограничителем движения поплавка 9. Сверху мерной емкости установлен датчик - измеритель уровня жидкости радарного типа (не показан), соединенный с контроллером (не показан) для определения расхода жидкости и передачи данных на верхний уровень.
Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность счетчика, на чертежах (фиг. 1-3) не показаны или показаны условно.
Работает счетчик расхода жидкости следующим образом.
Изначально поплавок 9 находится в нижнем положении, клапан 10 сообщает газовую линию 4 и выходной патрубок 3, линия сброса жидкости 7 закрыта, газожидкостная смесь попадает через входной патрубок 2 в мерную емкость 1, происходит процесс отделение газа от жидкости, газ поступает в верхнюю часть мерной емкости 1 заполняя газовую линию 4 и через клапан 10 уходит в выходной патрубок 3, жидкость поднимает поплавок 9 вверх. Поплавок 9 двигаясь по направляющим ограничителям 11 в верхнее положение поворачивает осевой вал 8, что способствует открытию клапана 10 в сообщение с выходным патрубком линии сброса жидкости 7 и закрытию линии сброса газа, после чего начинается опорожнение жидкости под давлением через выходной патрубок 3. В процессе опорожнения снижается объем жидкости в мерной емкости 1, что способствует перемещению поплавка 9 вдоль осевого вала 8 вниз, тем самым поворачивая клапан 10 в сообщение с выходным патрубком 3 для линии сброса газа и закрытию линии сброса жидкости, что способствует сбросу газа с мерной емкости 1. Процесс заполнения и опорожнения мерной емкости 1 повторяется циклично в зависимости от количества и давления жидкости в трубопроводе. Датчик-измеритель уровня жидкости (не показан) установленный на мерной емкости 1 радарного типа подключен к контроллеру (не показан). Контроллер по данным датчика-измерителя фиксирует переходы минимального уровня жидкости до максимального, определяет разницу между максимальным и минимальным значением уровня заполнения мерной емкости 1 жидкостью, фиксирует время, прошедшее между минимальным значением уровня жидкости в мерной емкости 1 и максимальным значением уровня жидкости в мерной емкости 1. Контроллер определяет расход жидкости в мерной емкости 1 на каждом шаге.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности замеров расхода жидкости в трехкомпонентной смеси без увеличения металлоемкости, затрат на изготовление за счет эффективного измерения расхода жидкости, поступающей по трубопроводу, благодаря использованию корпуса счетчика в качестве мерной емкости накопления жидкости и использованию двухфазного клапана, и расширение функционального применения счетчика расхода жидкости поступающей с добывающей скважины.