СПОСОБ УЧЕТА ПЕРЕКАЧИВАЕМОЙ ЖИДКОСТИ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF PUMPED FLUID RECORDING AND SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к системам для перекачивания жидкостей с одновременным учетом количества перекаченной жидкости, например, из транспортной емкости в емкость для хранения.
Известна «Система перекачивания текучей среды и способ измерения потока перекачиваемой среды», принятая в качестве ближайшего аналога, содержащая трубопровод, соединяющий опустошаемую и заполняемую емкости, и последовательно установленные в трубопроводе перекачивающий насос, расходомер Кориолиса, рециркуляционный и обратный клапаны. При работе системы реализуется способ уменьшения погрешности при учете перекачиваемой жидкости, заключающийся в остановке работы насоса, осуществляющего перекачивание жидкости в начальный момент обнаружения в среде двухфазности потока (RU, 2282580 С2).
В качестве недостатков известного технического решения следует отметить, что вся система, включающая массовый расходомер Кориолиса, обратный и рециркуляционный клапаны, перекачивающий насос, управляется измерительной электронной аппаратурой после измерения плотности среды и сравнения ее с пороговыми значениями. Из теории вероятностей известно, что чем сложнее система, тем выше вероятность неисправности системы, не говоря уже о стоимости управляющих и управляемых элементов системы.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в снижении погрешности измерений при учете перекачиваемой жидкости за счет применения механических перепускного и обратного клапанов, работающих в противофазе при изменении давления после перекачивающего насоса.
Указанный технический результат в части способа достигается тем, что в способе учета перекачиваемой жидкости, при котором в ходе перекачивания жидкости осуществляют отделение газовой фазы перекачивания от жидкостной перед входом счетного устройства жидкости, отделение газовой фазы осуществляют посредством перепускного клапана, управляемого давлением перекачиваемой жидкости.
Указанный технический результат в части устройства достигается тем, что система для перекачивания жидкости, содержащая трубопровод, соединяющий опорожняемую и заполняемую емкости, и последовательно установленные в трубопроводе перекачивающий насос, счетное устройство жидкости и обратный жидкостный клапан, снабжена емкостью, выполняющей функции демпфирования возможных гидродинамических колебаний давления жидкости в трубопроводе, и перепускным клапаном, управляемым давлением перекачиваемой жидкости и установленным в ответвлении трубопровода на участке между перекачивающим насосом и счетным устройством жидкости.
Изобретение поясняется графическими материалами, где на чертеже изображена схема системы для перекачивания жидкости.
Система для перекачивания жидкости содержит трубопровод 1, соединяющий опорожняемую 3 и заполняемую 4 емкости. В трубопроводе 1 последовательно установлены перекачивающий насос 5, емкость 6, выполняющая функции демпфирования возможных гидродинамических колебаний давления жидкости в трубопроводе 1 с фильтрацией механических частиц, счетное устройство 7 жидкости, обратный жидкостный клапан 8 и манометр 12 для визуального контроля работы системы.
В трубопроводе 1, на участке между емкостью 6 и счетным устройством 7 жидкости выполнено вертикальное ответвление 2, на котором установлены перепускной клапан 9, управляемый давлением, которое создает перекачивающий насос 5. Также на этом ответвлении установлены два шаровых крана 10 и 11.
Перепускной клапан 9 конструктивно отличается от обратного жидкостного клапана 8 тем, что, если пружина обратного жидкостного клапана 8 при понижении давления в трубопроводе 1 закрывает его, то пружина перепускного клапана 9, наоборот, его открывает.
Демпфирующая емкость 6 установлена вертикально и имеет в верхней части воздушную подушку, образованную при монтаже системы и являющуюся основным демпфирующим элементом колебаний давления жидкости в системе, неизбежно возникающих при работе перекачивающего насоса 5 и мешающих плотному закрытию и свободному открытию клапанов 8 и 9.
Заявленный способ реализуется в процессе работы системы для перекачивания жидкости, заключающейся в следующем.
В начальный период после подсоединения трубопровода 1 к опорожняемой емкости 3 при открытии шарового крана 10 происходит заполнение системы жидкостью из опорожняемой емкости 3. При этом шаровой кран 11 закрыт, перекачивающий насос 5 не работает, подпружиненный перепускной клапан 9 открыт, а обратный клапан 8 закрыт. Счетное устройство 7 на процесс заполнения жидкостью системы не реагирует, т.к. обратный жидкостный клапан 8 при этом закрыт.
После стравливания вытесняемого воздуха в процессе заполнения системы жидкостью, шаровой кран 10 закрывается и открывается шаровой кран 11. Система готова к перекачиванию.
После включения перекачивающего насоса 5 на выходе из него создается давление жидкости согласно паспортной характеристике каждого насоса, которое фиксируется манометром 12. Жесткость пружины перепускного клапана 9 подобрана таким образом, чтобы она не препятствовала полному закрытию клапана 9 при перекачивании насосом 5 жидкости и обеспечивала быстрое его открытие при попадании в насос 5 двухфазной смеси на конечном этапе перекачивания жидкости. Это обусловлено существенным различием в сжимаемости жидкости, газа и двухфазной среды, пропорциональной квадрату скорости звука в среде -  Подборка жесткости пружины перепускного клапана 9 осуществляется исходя из геометрических особенностей клапана и величины давления после насоса 5 как на жидкости, так и на двухфазной среде по показаниям манометра 12.
k⋅Δl=F⋅ΔР, где
k - жесткость пружины,
Δl - величина сжатия пружины до полного закрытия,
F - проходная площадь седла клапана,
ΔР - перепад давления на насосе.
На конечном этапе перекачивания жидкости из емкости 3 в емкость 4 в систему попадает двухфазная среда с существенно большей сжимаемостью (на созданной экспериментальной системе для перекачивания жидкости величина давления после насоса 5 падала в пять раз с 0,2 МПа до 0,04 МПа). При этом перепускной клапан 9 открывается под воздействием пружины, и двухфазная смесь начинает циркулировать по контуру: насос 5 → емкость 6 → клапан 9 → кран 11 → насос 5. Обратный клапан 8 под воздействием пружины закрывается, счетное устройство 7 перестает работать.
Таким образом, за счет того, что счетное устройство 7 включается в работу только в том случае, когда на его входе находится жидкостная фаза, происходит уменьшение погрешности в начальный и конечный этапы перекачивания жидкости для всех типов приборов учета жидкости как массового, так и объемного, путем отделения газовой фазы процесса от жидкостной.
Проведенные эксперименты по перекачиванию растительного масла предлагаемой системой из автомобильных цистерн в складские емкости показали, что погрешность в определении количества перекачиваемой жидкости соответствует погрешности применяемого счетного устройства жидкости объемного типа на всех этапах перекачивания.