УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ЖИДКОСТИ ИЗ ТРУБОПРОВОДА

Настоящая полезная модель относится к технике отбора проб преимущественно нестабильных жидких углеводородов - газонасыщенных конденсатов, нефтей и продуктов их промысловой подготовки, где требуется высокая точность определения параметров перекачиваемой по трубопроводам жидкости, и может быть использована на нефтегазодобывающих, нефтегазоперерабатывающих и нефтетранспортых или иных предприятиях.
Известна автоматизированная система отбора проб, содержащая блок управления, систему гидравлических магистралей, связывающих дозирующее средство с накопительной емкостью для сбора единичных проб заданного объема, две пары (всего четыре) электромагнитных клапана, связанных с блоком управления, поршень с регулируемым ходом, размещенный внутри дозирующего средства с возможностью возвратно-поступательного движения и разделяющий дозирующее средство на две камеры, гидравлически связанные с емкостью для сбора единичных проб и контролируемой магистралью основного напорного трубопровода (патент RU на полезную модель №39707, МПК G01N 1/10, опубл. 10.08.2004 г.) [1].
Недостатком данной системы является сложное конструктивное исполнение, содержащее четыре электромагнитных клапана, непрерывный попеременный отбор пробы из обеих камер дозирующего средства требует установки накопительной емкости для сбора проб значительного объема.
Известна система отбора проб из трубопровода, включающая дозирующую камеру с регулятором объема пробы, блок управления перераспределением потоков среды, участок впускной магистрали, совмещенный с участком сливной магистрали, при этом дозирующая камера выполнена в виде корпуса с установленным в нем поршнем и имеющим в надпоршневой части отверстие для обеспечения подпорного давления на поршень, а в подпоршневой части отверстие для связи этой части дозирующей камеры через впускную магистраль с магистралью трубопровода и через сливную магистраль с емкостью для сбора проб, на впускной и сливной магистралях установлены электромагнитные клапаны прямого действия, электрически связанные с блоком управления, кроме того, средство для создания вблизи отверстия подпоршневой части дозирующей камеры участка впускной магистрали, совмещенного с участком сливной магистрали, выполнено в виде трубчатой вставки Т-образной формы и связано с дозирующей камерой (патент на полезную модель №31653, МПК G01N 1/10, опубл. 20.08.2003 г.) [2] (прототип устройства).
Недостатком данной системы является то, что для отбора пробы необходимо обеспечить разницу давлений в надпоршневой и подпоршневой полостях, что достигается увеличением протяженности трубопроводов гидравлических магистралей системы отбора проб, при периодическом отборе проб жидкость задерживается во впускных магистралях, при отборе пробы в емкость для сбора при атмосферном давлении происходит разгазирование жидкости, изменение давления насыщенных паров отбираемых продуктов и изменения по углеводородному составу, т.е. снижается представительность отбираемой пробы.
Техническим результатом данной полезной модели является повышение представительности отбираемой пробы путем отбора пробы непосредственно из потока жидкости и хранения ее в герметичном гидроаккумуляторе, сохраняющем включенные в нее компоненты при транспортировании и хранении при заданном давлении.
Технический результат достигается устройством отбора пробы жидкости из трубопровода, содержащим дозирующую камеру, выполненную с возможностью регулирования объема пробы и с установленным в ней подвижным поршнем, разделяющим упомянутую дозирующую камеру на дозирующую полость, сообщающуюся с впускной магистралью и с емкостью для сбора проб, и подпорную полость, сообщающуюся с впускной магистралью и выпускной магистралью, средства перераспределения потоков текучей среды и блок управления, в котором средствами перераспределения потоков текучей среды являются два трехходовых регулирующих устройства, одно из которых сообщает дозирующую полость дозирующей камеры с впускной магистралью и с емкостью для сбора проб, а второе - подпорную полость дозирующей камеры с впускной магистралью и выпускной магистралью, при этом впускная магистраль сообщается с выпускной магистралью посредством дросселя, а упомянутая емкость для сбора проб выполнена в виде герметичного поршневого гидроаккумулятора с подвижным поршнем, разделяющим полость емкости на приемную гидравлическую и подпорную газовую полости, кроме того, трехходовыми регулирующими устройствами являются трехходовые электромагнитные клапаны, управляемые блоком управления.
Технический результат достигается трехходовыми регулирующими устройствами, являющимися трехходовыми кранами с углом поворота пробок преимущественно 90°, штоки пробок которых соосно соединены поворотной муфтой, взаимодействующей с выходным органом электрического или пневматического исполнительного механизма, управляемого блоком управления.
Технический результат достигается установкой в днище приемной гидравлической полости для сбора проб впускного клапана, а в крышке подпорной газовой полости впускного клапана и регулятора обратного давления, и заполнением подпорной газовой полости инертным газом давлением 0,3-0,8 давления во впускной магистрали устройства.
Сущность полезной модели заключается в том, что, в отличие от прототипа, средствами перераспределения потоков текучей среды являются два трехходовых регулирующих устройства - два трехходовых электромагнитных клапана или два трехходовых крана с углом поворота пробок преимущественно 90°, штоки которых соосно соединены поворотной муфтой, управляемых блоком управления и обеспечивающих непрерывный поток рабочей среды из впускной магистрали в выпускную магистраль, отбор пробы жидкости из потока и перемещение отобранной пробы в емкость для сбора пробы. Герметичная емкость для сбора проб, выполненная в виде герметичного поршневого гидроаккумулятора, разделенного подвижным поршнем на гидравлическую и газовую полости, снабженные впускными клапанами, установленными в гидравлической и газовой полостях, и регулятором обратного давления в газовой полости, при заполнении газовой полости инертным газом давлением 0,3-0,8 давления среды во впускной магистрали, обеспечивает накопление отобранной пробы при заданном давлении в газовой полости. Таким образом, отбираемая проба подается в герметичную емкость для сбора проб и хранится в ней без изменения состава при постоянном установленном давлении.
Перераспределение потоков текучей среды, осуществляемое трехходовыми кранами, штоки которых соосно соединены поворотной муфтой, позволяет управлять процессом отбора пробы электрическим или пневматическим исполнительным механизмом, управляемым блоком управления.
На фиг.1 представлена схема устройства для отбора проб жидкости из трубопровода с трехходовыми электромагнитными клапанами в стадии отбора пробы в дозирующую камеру; на фиг.2 - то же, в стадии подачи отобранной пробы в герметичную емкость для сбора проб; на фиг.3 представлена схема устройства для отбора проб жидкости из трубопровода с соосно установленными трехходовыми кранами; на фиг.4 представлена схема управления соосно установленными трехходовыми кранами пневматическим исполнительным механизмом в разрезе А-А на фиг.3. На фигурах стрелками показано направление потока текучей среды.
Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода состоит из впускной магистрали 1 и выпускной магистрали 2, дозирующуюей камеры 3 с присоединенными к ней трехходовым электромагнитным клапаном 4 и трехходовым электромагнитным клапаном 5, управляемыми блоком управления (не показан), емкости для сбора проб 6, дросселя 7. Дозирующая камера 3 состоит из корпуса 8, нижней крышки 9, верхней крышки 10 с контргайкой 11, и подвижного поршня 12, разделяющего дозирующую камеру 3 на дозирующую полость 13 и подпорную полость 14. Дозирующая полость 13 дозирующей камеры 3 через проход 15 трехходового электромагнитного клапана 4 и патрубок 16 сообщается с впускной магистралью 1 и через проход 17 трехходового электромагнитного клапана 4, патрубок 18 и впускной клапан 19 с приемной гидравлической полостью 20 емкости для сбора проб 6. Подпорная полость 14 дозирующей камеры 3 через проход 21 в верхней крышке 10 и проход 22 трехходового электромагнитного клапана 5 сообщается с выпускной магистралью 2, а через проход 23 трехходового электромагнитного клапана 5 - с впускной магистралью 1. Емкость для сбора проб 6, выполненная в виде герметичного поршневого гидроаккумулятора, состоит из корпуса 24, днища 25 и крышки 26. В корпусе 24 емкости размещен непроницаемый поршень 27, разделяющий емкость для сбора проб 6 на приемную гидравлическую полость 20 и подпорную газовую полость 28, на днище 25 емкости установлен впускной клапан 19, а на крышке 26 - впускной клапан 29 для заполнения подпорной газовой полости 28 инертным газом и регулятор обратного давления 30 для автоматического поддержания заданного давления в подпорной газовой полости 28 емкости для сбора проб 6. Для уплотнения подвижных и неподвижных элементов емкости для сбора проб 6 установлены уплотнительные кольца 31, 32 и 33.
Для уплотнения подвижных и неподвижных элементов дозирующей камеры 3 элементы уплотнения не показаны.
Для обеспечения непрерывного перетока текучей среды из впускной магистрали 1 в выпускную магистраль 2 на патрубках 34 и 35 установлен дроссель 7.
Устройство для сбора проб жидкости из трубопровода, управляемое соосно установленными трехходовыми кранами 36 и 37, состоит из впускной магистрали 1, выпускной магистрали 2, дозирующей камеры 3 с присоединенным к ней трехходовым краном 36, трехходовым краном 37, емкости для сбора проб 6 и дросселя 7. Трехходовой кран 36 проходом 38 присоединен к дозирующей камере 3 и сообщается с ее дозирующей полостью 13. Шток 39 пробки 40 трехходового крана 36 соосно соединен поворотной муфтой 41 со штоком 42 пробки 43 трехходового крана 37. Проход 44 трехходового крана 36 и проход 45 трехходового крана 37 патрубками 46 и 47, соответственно, присоединены к впускной магистрали 1. Проход 48 трехходового крана 36 патрубком 49 присоединен к впускному клапану 19 емкости для сбора проб 6, а проход 50 трехходового крана 37 присоединен к выпускной магистрали 2. Для управления трехходовыми кранами 36 и 37 электрическим исполнительным механизмом 51 с выходным органом 52 (например зубчатым колесом) на поворотной муфте 41 жестко установлено зубчатое колесо 53. Для управления соосно установленными трехходовыми кранами 36 и 37 пневматическим исполнительным механизмом 54 на поворотной муфте 41 жестко установлен кривошип 55, взаимодействующий посредством шатуна 56 со штоком 57 пневматического исполнительного механизма 54.
Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода работает следующим образом.
Перед отбором пробы жидкости устанавливают объем отбираемой пробы в дозирующую полость 13, для чего верхнюю крышку 10 перемещают в корпусе 8 и фиксируют ее контргайкой 11. Дросселем 7 устанавливают перепад давления между впускной магистралью 1 и выпускной магистралью 2 для обеспечения перемещения подвижного поршня 12 в корпусе 8 дозирующей камеры 3. При сборе проб жидкости в емкость для сбора проб 6 подпорную газовую полость 28 емкости при открытом впускном клапане 19 заправляют инертным газом (например азотом) через впускной клапан 29 давлением 0,3-0,8 давления во впускной магистрали 1, обеспечивающим перемещение непроницаемого поршня 27 и сохранность компонентов отбираемой пробы, настраивают регулятор обратного давления 30 на заданное давление, которое контролируют манометром 58. Устройство готово к отбору проб жидкости.
При отборе пробы устройством для отбора проб жидкости с двумя трехходовыми электромагнитными клапанами 4 и 5 в дозирующую полость 13 по команде с блока управления (не показан) пробка 59 трехходового электромагнитного клапана 4 устанавливается так, что дозирующая полость 13 сообщается с впускной магистралью 1 через проход 60 в нижней крышке 9 дозирующей камеры 3, проход 15 трехходового клапана 4 и патрубок 16, и одновременно устанавливается пробка 61 трехходового электромагнитного клапана 5 так, что подпорная полость 14 сообщается с выпускной магистралью 2 через проход 21 верхней крышки 10 дозирующей камеры 3 и проход 22 трехходового электромагнитного клапана 5. Потоком жидкости из впускной магистрали 1 подвижный поршень 12 перемещается вверх, выдавливая жидкость из подпорной полости 14 дозирующей камеры 3 в выпускную магистраль 2, при этом в дозирующую полость 13 отбирается заданное количество жидкости.
Далее по команде с блока управления (не показан) одновременно поворачивают пробку 61 трехходового электромагнитного клапана 5 и пробку 59 трехходового электромагнитного клапана 4, при этом поток жидкости из впускной магистрали 1 поступает в подпорную полость 14 дозирующей камеры 3 через проход 23 трехходового электромагнитного клапана 5 и проход 21 верхней крышки 10 дозирующей камеры 3, перемещает подвижный поршень 12 вниз, выдавливая отобранную дозу жидкости через проход 60 в нижней крышке 9 дозирующей камеры 3, проход 17 трехходового электромагнитного клапана 4, патрубок 18, впускной клапан 19 в приемную гидравлическую полость 20 емкости для сбора проб 6. После перемещения отобранной пробы жидкости в емкость для сбора проб 6 подвижный поршень 12 дозирующей камеры 3 упирается в крышку 9 и подпорная полость 14 заполняется жидкостью, при этом поток жидкости из впускной магистрали 1 через дроссель 7 проходит в выпускную магистраль 2, обеспечивая непрерывный проток рабочей среды до следующей команды на отбор пробы с блока управления (не показан).
По мере накопления отобранных проб жидкости в емкости для сбора проб 6, непроницаемый поршень 27 перемещается вверх, вытесняя подпирающий его газ из подпорной полости 28 через регулятор обратного давления 30. После отбора заданного количества проб жидкости емкость для сбора проб 6 заменяют.
При отборе пробы устройством для отбора проб жидкости с двумя трехходовыми кранами 36 и 37, штоки 39 и 42 пробок 40 и 43 которых соосно соединены поворотной муфтой 41 с жестко установленным на ней зубчатым колесом 53, сигнал с блока управления (не показан) поступает на электрический исполнительный механизм 51, выходной орган 52 которого - зубчатое колесо, взаимодействует с поворотной муфтой 41, управляющей посредством трехходовых кранов 36 и 37 потоком среды. При управлении трехходовыми кранами 36 и 37 с углом поворота пробок 40 и 43 90° пневматическим исполнительным механизмом 54 поступательное движение штока 57 преобразуется во вращательное движение поворотной муфты 41 посредством жестко установленного на ней кривошипа 55 и шатуна 56, соединенного шарниром 62 с кривошипом 55 и шарниром 63 с штоком 57 пневматического исполнительного механизма 54.
Предлагаемое устройство для отбора проб жидкости из трубопровода позволяет отбирать пробу непосредственно из потока среды, хранить и транспортировать накопленные в емкости для сбора проб отобранные пробы в состоянии на момент отбора с сохранением включенных в нее компонентов, что повышает представительность отобранной пробы.