УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ОТЛОЖЕНИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ

Полезная модель относится к испытательной технике, предназначенной для оценки возможности отложения веществ, в частности смолистых, гидратных отложений, из газожидкостного потока, например, при переработке нефти и газа в теплообменных трубах теплообменников или в объемном оборудовании, когда происходит снижение скорости потока с одновременным увеличением площади поверхности, контактирующей с рабочей средой, на предприятиях газовой, нефтяной, химической и других отраслей промышленности.
Известно устройство для определения величины отложений на внутренней поверхности трубопроводов, описанное в патенте РФ на изобретение №2439491, МПК G01B 21/02, опубл. 10.01.2012.
Известное устройство имеет участок испытуемого трубопровода, на котором установлено средство измерения количества отложений, состоящее из кольцевого нагревательного элемента, и датчик температуры, расположенный на определенном расстоянии от него. Устройство содержит генератор радиоимпульсов тока, индуктивную катушку-индуктор, усилитель, амплитудно-цифровой преобразователь, вычислительное устройство, индикаторы толщины отложений и теплопроводности.
Количество отложений оценивается в зависимости от изменения температуры поверхности трубопровода.
Общими признаками данной и предлагаемой установок является:
- участок испытуемого трубопровода;
- датчик температуры;
- устройство для оценки количества отложений.
Недостатком описанной установки является то, что она может устанавливаться только на линейных подготовленных участках трубопровода и не позволяет адекватно оценивать количество отложений на сложных участках трубопроводов (например, отводах, коллекторах и пр.). Кроме того, данная установка не позволяет моделировать условия, при которых происходит изменение параметров среды транспортируемой по трубопроводу, например, изменение скорости движения, площади рабочей поверхности трубопровода, контактирующего со средой.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является устройство для мониторинга смолистого вещества, описанное в патенте РФ на изобретение №2426947, МПК F23N 5/24, опубл. 20.08.2011. Устройство содержит измерительный канал, отведенный от основного трубопровода испытуемого газа, содержащий соответствующую запорную арматуру, устройство регулирования потока, установленное на указанном измерительном канале для регулирования расхода тестового газа, средства измерения степени отложения смолистых компонентов (таких как дифманометр), а также имитирующий канал, имеющий форму по сути сходную с формой наименьшего по сечению участка основного трубопровода испытательного газа. Устройство измерения снабжено устройством измерения перепада давлений для измерения перепада давлений между входной стороной и выходной стороной указанного элемента имитирующего канала при пропускании тестового газа через имитирующий канал, а также датчик температуры. Причем имитирующий канал может быть выполнен в съемном исполнении (для проведения испытаний весовым методом), а также может быть выполнен из материала, способного пропускать свет (для визуальной и фотометрической оценки количества смолистых отложений).
Общими признаками данной и предлагаемой установок являются:
- измерительный канал для подачи испытываемой среды;
- съемный элемент, предназначенный для оценки количества отложений весовым и\или визуальным методом;
- устройство измерения перепада давлений;
- запорная арматура;
- измеритель температуры;
- устройство для регулирования потока испытываемой среды.
Недостатками описанной установки является то, что она не позволяет оценивать изменение количества смолистых отложений при существенном снижении скорости потока при одновременном увеличении площади поверхности, контактирующей с газом, а также в случае дозирования в поток дополнительных реагентов (например, ингибиторов коррозии, парафиноотложения, гидратообразования и пр.), что снижает достоверность полученных данных. Описанная установка предназначена для работы только с газовыми средами, что сужает диапазон использования известного устройства.
Техническим результатом является повышение достоверности полученных данных по определению возможности появления отложений на стенках оборудования и трубопроводов при расширении диапазона использования устройства, за счет увеличения площади рабочей поверхности, контактирующей с различной испытываемой средой, и снижении скорости потока.
Этот результат достигается тем, что в известном устройстве для определения величины отложений на поверхности, содержащим измерительный канал для подачи испытываемой среды, съемный элемент, предназначенный для оценки количества отложений, приборы измерения перепада давлений, температуры, запорную арматуру, арматуру для регулирования потока испытываемой среды, новым является то, что съемный элемент выполнен в виде кассеты из параллельных прочно скрепленных трубок, размещенной в измерительном канале для подачи испытываемой среды, представляющем собой рабочий трубопровод или другое оборудование, например, сепаратор, или участок трубопровода, вмонтированного в рабочий трубопровод.
Кроме того, устройство снабжено узлом для дозирования реагентов, выход которого установлен перед кассетой со стороны подачи испытываемой среды.
Этот результат достигается тем, что заявляемая совокупность признаков позволяет оценивать в заданных условиях возможность появления отложений при дозировании в газожидкостный поток различных реагентов (например, ингибиторов коррозии, парафиноотложения, гидратообразования). За счет выполнения съемного элемента в виде кассеты из параллельных прочно скрепленных трубок, размещенной в измерительном канале для подачи испытываемой среды, обеспечивают снижение скорости реального газожидкостного потока, попадающего в данную кассету, при этом контакт испытываемого потока осуществляется с внутренней и внешней поверхностью каждой трубки, т.е. контакт обеспечивают на большой площади поверхности. Кроме того, данное устройство может быть использовано как непосредственно в рабочем трубопроводе или в другом оборудовании, например в сепараторе, так и на участке, вмонтированном в трубопровод. При этом испытываемой средой может быть газ или жидкость, или газожидкостной поток. Таким образом, при наличии в газожидкостном потоке частиц, способных вызвать отложения, данное устройство обеспечивает создание условий влияющих на величину отложений на поверхности, как следствие, повышающих достоверность полученных данных при расширении диапазона использования устройства.
Снабжение устройства узлом дозирования позволяет вводить в рабочую среду различные реагенты (ингибиторы коррозии, гидратообразования, парафиноотложения и пр.) и оценивать их влияние на способность рабочих сред давать отложения в заданных условиях.
На фигуре 1 представлена схема устройства для определения величины отложений на поверхности, вид А кассеты.
На фигуре 2 изображен участок трубопровода с расширением, на котором установлена испытательная кассета.
На фигуре 3 изображена схема установки испытательной кассеты из параллельных, плотно скрепленных трубок в рабочем трубопроводе по средствам зонда через сальниковое устройство.
Устройство для определения величины отложений на поверхности содержит измерительный канал для подачи испытываемой среды в виде участка рабочего трубопровода 1, снабженный съемным элементом, предназначенным для оценки количества отложений весовым и\или визуальным методом, выполненным в виде кассеты 2 (сечение которой представлено на фиг.1, вид А) из параллельных плотно скрепленных трубок, при этом трубки могут быть выполнены, по крайней мере, круглого сечения, но могут быть выполнены с сечением в виде квадрата, многоугольника и другой формы.
Устройство снабжено запорной арматурой: клапанами 3 и 4, регулятором расхода 5 рабочей среды, для поддержания скорости движения и давления рабочей среды на участке рабочего трубопровода 1.
Устройство может иметь узел для дозирования реагентов 6 (ингибиторов коррозии, парафиноотложения, гидратообразования и пр.) в рабочую среду, выход которого установлен перед кассетой 2 со стороны подачи испытываемой среды. Устройство снабжено приборами измерения температуры 7 и измерения перепада давлений - дифманометром 8.
Съемная испытательная кассета 2 может быть выполнена в нескольких вариантах:
Кассета 2 может быть размещена в участок рабочего трубопровода 1 с помощью разъемного соединения в трубопроводе - фланцевое или резьбовое (см. фиг.1), при этом диаметр кассеты 2 может быть равен диаметру участка рабочего трубопровода 1, или может быть больше диаметра участка рабочего трубопровода 1, для случаев, когда необходимо существенное снижение скорости потока, тогда в месте установки кассеты 2 предусматривается специальное расширение 9 (см. фиг.2). При этом кассета 2 расположена соосно участку рабочего трубопровода 1, т.е. установлены на одной линии.
Расположение кассеты 2 соосно участку рабочего трубопровода обеспечивает свободное прохождение рабочей среды через кассету, облегчает определение отложений визуальным методом, а также упрощает очистку кассеты после экспозиции в трубопроводе.
Кассета 2 может быть установлена в трубопроводе при помощи зонда 10 через сальниковое устройство 11, при этом ось кассеты 2 расположена параллельно оси участка рабочего трубопровода 1 (см. фиг.3), что обеспечивает свободное прохождение рабочей среды через кассету, не искажая направление движения потока.
Устройство для определения величины отложений на поверхности работает следующим образом - рабочая среда, транспортируемая через участок рабочего трубопровода 1, проходит клапан 3 и регулятор расхода 5, при помощи которых регулируется скорость потока и давление рабочей среды, температура рабочей среды контролируется при помощи прибора измерения температуры 7. С помощью узла для дозирования реагентов 6, в рабочую среду подается испытуемый реагент, полученная смесь поступает на участок рабочего трубопровода 1, на котором установлены дифманометр 8 и съемная кассета 2, на которой ведется оценка величины отложений. Определение количества отложений ведется сразу несколькими параллельными способами:
- с помощью дифманометра 8 оценивается перепад давления на участке рабочего трубопровода 1, на котором установлена испытательная кассета 2, соответственно, чем больше перепад давления относительно начальных показателей, тем больше количество отложений;
- гравиметрически, по изменению массы кассеты 2 до ее экспозиции на участке рабочего трубопровода 1 и после;
- визуально, оценивается после извлечения кассеты 2 из участка рабочего трубопровода 1.