ПЛОТНОМЕР-РАСХОДОМЕР ДЛЯ ЖИДКИХ СРЕД

Полезная модель относится к области автоматизированной регистрации и передачи данных о плотности и моментальном расходе закачиваемой насосным агрегатом жидкости, в частности для регистрации параметров закачки кислотных, щелочных и водных растворов при ремонте скважин.
Известна система регистрации параметров закачиваемых в скважину жидкостей (патент РФ на изобретение №2539041, опубл. 10.01.2015). Система включает расходомер электромагнитный, который снабжен контроллером, составляющим основу первого измерительного модуля, плотномер вибрационный, снабженный контроллером, составляющий основу второго измерительного модуля. Модули встроены в нагнетательную линию манифольда с контролируемой средой, с помощью быстроразъемных соединений к первому измерительному модулю присоединен второй измерительный модуль, производящий измерение плотности, температуры и давления. Модули соединены с компьютером с помощью информационного кабеля и блока питания. Компьютер установлен на монтажной базе - автошасси высокой проходимости. Питание системы осуществлено от сети переменного тока через стабилизатор напряжения или от бортовой сети автомобиля.
Недостатки известного решения:
1. Монтаж данной системы производится вне шасси насосного агрегата, что требует время и человеческие ресурсы (прокладка труб, подключение к системе).
2. Соединение с компьютером проводится при начале каждой работы, как следствие потеря времени, и контроль за проводами чтобы не повредили.
3. Работа на компьютере требует квалифицированного специалиста, со знанием ПК и специальных программ. Водитель-оператор не всегда владеет данными навыками, и кроме того, он обязан следить за насосным агрегатом и режимом его работы.
Техническая задача заявляемой полезной модели заключается в создании простого и надежного в работе и обслуживании устройства для определения в реальном времени параметров закачиваемых в скважину технологических жидкостей.
Технический результат – простое в работе и обслуживании устройство для определения в реальном времени параметров закачиваемых в скважину жидкостей.
Технический результат достигается тем, что плотномер-расходомер для жидких сред, устанавливаемый на платформу насосного агрегата, содержит каркас с закрепленными на нем корпусом крыльчатого расходомера, емкостью плотномера, снабженного датчиком веса, газосборником и коммутатором передачи данных измерения в блок приема и обработки данных, при этом расходомер выполнен с возможностью отвода части жидкости к емкости плотномера, соединенного с газосборником, и возврата части жидкости из плотномера через газосборник.
Плотномер-расходомер стационарно монтируется на шасси автомобиля, оснащенного насосным агрегатом, и обеспечивает регистрацию параметров закачки кислотных, щелочных и водных растворов при ремонте скважин. Монтаж устройства на шасси автомобиля осуществляется однократно, после чего для начала работ оператору достаточно ввести данные по объекту работ (номер скважины и вид работ) и начать закачку жидкости.
Плотномер-расходомер включает в состав плотномер весового типа и расходомер крыльчатого типа. Дополнительно в корпус расходомера встроен датчик температуры.
Плотномер-расходомер устанавливается на платформе насосного агрегата и подключается к впускному тракту насоса. Перекачиваемая жидкость проходит через полость корпуса расходомера. Для измерения плотности часть перекачиваемой жидкости поступает в емкость плотномера для взвешивания и после чего возвращается обратно в полость расходомера. Для измерения моментального расхода используется крыльчатка, обороты которой контролирует датчик оборотов.
Данные от плотномера, расходомера и датчика температуры передаются через кабельные соединения в коммутатор, который монтируется на раме автомобиля. От коммутатора данные передаются в блок приема и обработки, находящийся в кабине автомобиля. Кабельные соединения прокладываются вдоль рамы, для защиты от повреждения. Обработка, визуализация параметров осуществляется в блоке приема и обработки. Водитель-оператор при проведении работ видит параметры на цветном экране блока приема и обработки. Все регистрируемые параметры передаются в режиме реального времени на удаленный компьютер через сотовую сеть.
Блок приема и обработки данных измерения также выполняет функцию контроля выхода значений за пределы (звуковая и цветовая индикация). Одновременно ведется учет работы оборудования (наработка насоса, его работа в соответствии с техническими характеристиками). Программное обеспечение «КВАНТОР», установленное на удаленном компьютере позволяет вести контроль за выполнением работ на нескольких объектах.
Полезная модель иллюстрируется чертежами:
Фиг.1 – общий вид плотномера-расходомера;
Фиг.2 – общий вид расходомера.
Плотномер-расходомер состоит из следующих основных конструктивных узлов: каркас 1, корпус расходомера 2, емкость плотномера 3, газосборник 4.
Каркас предназначен для защиты от внешних воздействий и размещения элементов плотномера-расходомера. Каркас выполнен из стального профиля с толщиной стенки не менее 2 мм. Для крепления элементов плотномера-расходомера используются горизонтальные перемычки.
Корпус расходомера 2 с крыльчаткой 5 закреплен на каркасе посредством винтов. На корпусе расходомера установлены датчик оборотов 6, датчик температуры 7, штуцер 8а для отвода порции жидкости в емкость плотномера 3 и штуцер 8б для возврата порции жидкости из газосборника 4 в расходомер 2. Датчик температуры 7 предназначен для измерения температуры перекачиваемой жидкости, устанавливается в корпус расходомера. Датчик оборотов 6 предназначен для контроля количества оборотов крыльчатки расходомера.
Емкость плотномера 3 представляет собой вертикально ориентированную цилиндрическую емкость, закрепленную на каркасе 1 посредством направляющих 9. В нижней части емкости плотномера размещен датчик веса 14, предназначенный для регистрации веса жидкости в емкости плотномера 3. Датчик закреплен на кронштейне 11 и состоит из тензопреобразователя и переходной муфты 12 соединения с емкостью плотномера. Корпус датчика веса изготовлен из алюминия. Вес емкости плотномера 3 наполненной жидкостью через переходную муфту 12, размещенную в обойме 13, передается на корпус датчика веса 14. При изменении веса жидкости в емкости плотномера 3 происходит деформация корпуса датчика веса 14. Тензопреобразователь на корпусе датчика 14 регистрирует деформацию и преобразовывает ее в электрический сигнал, который регистрируется блоком приема и обработки.
Емкость плотномера в нижней части снабжена штуцером 15 для подвода жидкости от расходомера и в верхней части - штуцером 16 для отвода газа и жидкости к газосборнику 4.
Газосборник 4 предназначен для сбора отделяемого газа из перекачиваемой жидкости и отвода его в полость расходомера и представляет собой цилиндрическую емкость, размещенную над емкостью плотномера 3 и закрепленную на каркасе 1 посредством уголков 17 и кронштейна 18. Газосборник выполнен с двумя штуцерами: входной 19 от емкости плотномера и выходной 20 – в полость расходомера 2. Газосборник изготавливают из полипропиленовых элементов.
Описание работы устройства
Устройство подключается к впускному коллектору насосного агрегата и работает в области пониженного давления. При работе насоса, перекачиваемая жидкость проходит через полость расходомера 2. Крыльчатка 5 вращается от воздействия потока на ее лопасти. Датчик оборотов 6 регистрирует количество оборотов крыльчатки 5 и передает данные в блок приема и обработки для пересчета.
Для регистрации данных по плотности перекачиваемая жидкость из полости расходомера 2 поступает в емкость плотномера 3. Далее, жидкость отстаивается в емкости плотномера 3 в течение 20-30 секунд для отделения газа из жидкости, после чего взвешивается датчиком веса 14. Выделенный газ отводится через шланг в газоотборник. Данные с датчика веса 14 передаются в блок приема и обработки для пересчета. По окончании взвешивания блок приема и обработки подает сигнал на открытие клапана, новая порция жидкости подается в емкость плотномера и вытесняет предыдущую через газоотборник в полость расходомера до участка размещения крыльчатки. Время открытия клапана настраивается пользователем в блоке приема и обработки.
Размещение расходомера-плотномера на платформе насосного агрегата, работа которого сопровождается вибрацией, в частности выполнение плотномера закрепленного в направляющих в вертикальном положении, обеспечивает точное измерение веса даже при возникновении перекосов прибора. При тряске емкость плотномера сползет с направляющих и вес воспримется датчиком. Кроме того, опора датчика веса имеет сферическую форму и емкость плотномера при допустимых перекосах передаст нагрузки с минимальными погрешностями.