СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ЖИДКИХ ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ В ПРОДУКТОПРОВОД

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам и системам подачи жидких химических реагентов (ингибиторов коррозии, деэмульгаторов) в трубопроводную систему транспорта скважинной продукции.
Известно устройство для дозированной подачи химического реагента (патент РФ №60609, МПК 7 Е21В 37/06, F17D 1/16), включающее емкость для химического реагента, полый сливной реагентопровод для подачи химического реагента в полость продуктопровода, камеру накопления газа для подачи его из полости продуктопровода в емкость для химического реагента, газопровод со стабилизатором перепада давления, выполненным в виде отдельной перегородки с калиброванным отверстием.
Недостатком устройства является зависимость количества подачи реагента от обязательного наличия газа в трубопроводе, а присутствие калиброванного отверстия повышает вероятность его засорения, снижая тем самым надежность работы всей системы.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является система подачи жидких химических реагентов электроприводными плунжерными насосами-дозаторами с механическим регулированием на заданный режим эксплуатации, включающая емкость для химического реагента, насос-дозатор, систему гидравлической связи с емкостью для химического реагента и для подачи химического реагента в полость продуктопровода (Агрегат электронасосный дозировочный НД 2,5/400 К 14 В, «Паспорт. Инструкция по монтажу и эксплуатации», стр.8-9, пункт 4.5. АРЕОПАГ, Санкт-Петербург, а/я 01, 2003 г.Копия на 2-х листах прилагается).
Недостатком данной системы является ручное регулирование дозы подачи химических реагентов с привлечением высококвалифицированного специалиста, при котором невозможно достичь точного соотношения объема подаваемого реагента с объемом транспортируемой по трубопроводу жидкости при ее нестабильно меняющемся количестве, в том числе и при периодической перекачке, так как при увеличении или уменьшении объема перекачиваемой жидкости либо во время приостановки перекачки дозаторное устройство продолжает работать в заданном режиме, что приводит к перерасходу химического реагента, а его пониженная концентрация снижает защитный эффект.
Задачей полезной модели является создание системы с автоматическим регулированием закачиваемой дозы химического реагента в продуктопровод в зависимости от его мгновенного расхода с наименьшими трудовыми и эксплуатационными затратами.
Поставленная задача решается предлагаемым устройством, содержащим основанную на электронной схеме систему, автоматически регулирующую дозу подачи химического реагента электроприводным плунжерным насосом-дозатором в зависимости от мгновенного расхода перекачиваемой продукции, проходящей по трубопроводу через расходомер.
Новым является то, что для более точного и оперативного регулирования расхода химического реагента использован частотный регулируемый электропривод плунжерного насоса-дозатора, частота оборотов электродвигателя которого зависит от мгновенного расхода жидкости, проходящей через расходомер.
Новым является так же то, что в емкости для химического реагента установлен датчик гидростатического давления (уровнемер) для контроля наличия и расхода химического реагента.
Новым является так же и то, что в электрическую схему подключен контроллер с возможностью передачи информации по радиоканалу на пульт диспетчера о текущем расходе перекачиваемой жидкости по
продуктопроводу и об изменяющемся количестве химического реагента в емкости.
На фиг.1 представлена схема системы автоматического регулирования закачиваемой дозы жидких химических реагентов в продуктопровод.
На фиг.2 представлен график зависимости токового сигнала на выходе расходомера от расхода воды.
Система автоматического регулирования закачиваемой дозы жидких химических реагентов в продуктопровод содержит: насос-дозатор (НД) 1 (фиг.1) с электродвигателем 2, емкость для химического реагента 3 с химическим реагентом 9, датчик гидростатического давления (уровнемер) 4, расходомер 5 с электрическим выходом, контроллер 6, преобразователь частоты электрического тока 7, продуктопровод 8, систему гидравлики, соединяющую посредством трубопроводов 10 насос-дозатор 7 с емкостью 3 и продуктопроводом 8.
1
2
3
3
Система работает следующим образом. Жидкость, протекающая по продуктопроводу 8, измеряется расходомером 5, а исходящие от него электрические сигналы передаются по электрической цепи в преобразователь частоты электрического тока 7 в виде унифицированного электрического сигнала, например, от 4 мА до 20 мА, или от 0 до 20 мА, или от 0 до 5 Вольт, причем в преобразователе частоты электрического тока 7 должен присутствовать унифицированный электрический вход от 4 мА до 20 мА, или от 0 до 20 мА, или от 0 до 5 Вольт. В расходомере 5 нижняя и верхняя границы унифицированного электрического сигнала устанавливаются Q (м/час) в соответствии с нижней границей, и Q (м/час) - с верхней границей диапазона измерений расходомера 5 (фиг.2).
1
2
В преобразователе частоты электрического тока 7 нижняя граница частоты электрического тока f (Гц) и верхняя граница частоты электрического тока f (Гц) - диапазон изменения выходной частоты - устанавливаются по расчетным формулам (1) и (2) соответственно.
1
1
Нижняя граница частоты f, соответствует мгновенному расходу жидкости Q диапазона измерений расходомера 5.
2
2
Верхняя граница частоты f, соответствует мгновенному расходу жидкости Q диапазона измерений расходомера 5.
1
з
где Q(м/чac) - нижняя граница измерения расходомера 5,
2
3
Q (м/час) - верхняя граница измерения расходомера 5,
3
Д(г/м) - рекомендуемая дозировка химического реагента 9 на один кубический метр жидкости,
N - число пар полюсов электродвигателя 2;
3
р (г/см) - плотность химического реагента 9;
К (ход/об) - количество ходов плунжера НД 1 за один оборот электродвигателя 2;
3
П (см) - объем дозы реагента, выталкиваемый из полости рабочего цилиндра за один ход плунжера НД 1.
Изменение расхода жидкости по расходомеру 5 передается в преобразователь частоты электрического тока 7 в виде унифицированного токового сигнала, при этом частота электрического тока на выходе ПЧ тока 7 изменяется в соответствии с сигналом на его же входе. При этом электродвигатель 2, имеющий электрическую связь с ПЧ тока 7, автоматически меняет число оборотов прямо пропорционально изменяющейся частоте электрического тока на выходе ПЧ тока 7. Расход химического реагента за единицу времени меняется от количества ходов плунжера НД 1, который в свою очередь механически связан с электродвигателем 2, частота оборотов которого автоматически меняется в зависимости от объема жидкости, прошедшей через расходомер 5. Контроллер 6 имеет электрическую связь с датчиком гидростатического давления 4, расходомером 5 и ПЧ тока 7, по радиоканалу на пульт
управления диспетчера постоянно передается информация о текущем расходе перекачиваемой жидкости и об изменяющемся количестве химического реагента 9 в емкости 3.
Предлагаемая система автоматического регулирования закачиваемой дозы жидких химических реагентов в продуктопровод не требует переделки существующих гидравлических систем, механических узлов и электрических связей, исключает постоянное визуальное наблюдение за наличием химического реагента в емкости дозирующего устройства обслуживающим персоналом, а также исключает передозировку и занижение дозы относительно норм закачиваемого химического реагента. Этим достигается его максимальный защитный эффект с минимальными материальными затратами. Кроме того, плавное изменение числа оборотов электродвигателя увеличивает его межремонтный период и оказывает положительное влияние на экономию электроэнергии в процессе закачки химических реагентов.