УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ИЗ ЕМКОСТИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
DEVICE FOR COLLECTING SAMPLES FROM PRESSURISED CONTAINER

3
Предлагаемое изобретение относится к пробоотборникам жидкости и газа из емкостей для подготовки нефти, воды, химических реагентов, применяемых на объектах нефтедобывающей и химической промышленности. Как правило, такие горизонтальные емкости объемом 5-200 м находятся под давлением до 16 атм и содержат неоднородную по составу продукцию. Для оценки состояния и качества этой продукции необходим поинтервальный отбор проб содержимого емкости.
Известно устройство для отбора проб с 3-х фиксированных уровней вертикального резервуара по ГОСТ 2517-85 «Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб» (ИПК издательство стандартов, 2001 г.; п.2.3.2 и черт.2 на стр.14). Устройство не позволяет отбирать пробы с других уровней содержимого РВС, кроме трех заданных.
Известен пробоотборник, содержащий Г-образную пробоотборную трубку с запорным вентилем, сальниковый узел и корпус (патент РФ №2021586, МПК G01N 1/10, 1994). Опыт эксплуатации такого пробоотборника в емкостях показал, что для отбора пробы с заданной высоты емкости необходимо вычислить и зафиксировать угол наклона Г-образной заборной трубки к горизонту. Это связано с монтажом дополнительного приспособления с внешней стороны емкости. Отобранные таким образом пробы будут характеризовать не линейный участок от низа до верха емкости, а траекторию по половине окружности с радиусом, равным половине высоты емкости.
Наиболее близким устройством к заявленному по назначению и принципу действия является устройство для отбора проб из трубопровода, содержащее корпус с сальниковым узлом, пробозаборную трубку с запорным краном с одной стороны и гибким армированным шлангом с другой стороны. Армированный шланг заканчивается ферромагнетиком, а участок трубопровода с устройством выполнен из диамагнетика или парамагнетика и дополнен постоянным магнитом для притягивания точки отбора проб к необходимой зоне трубопровода (патент РФ №2261428, МПК G01N 1/10, 2005). Для горизонтальных емкостей диаметром 1-3 м из-за дороговизны невозможно изготовить определенную ее часть из диамагнетика или парамагнетика. К тому же для перемещения постоянного магнита по периметру габаритного сооружения необходимо смонтировать приспособление значительных размеров.
Цель изобретения - техническое обеспечение вертикального перемещения внутри емкости под давлением и фиксации с заданной точностью ферромагнитного наконечника гибкого армированного шланга пробоотборника для поинтервального отбора проб жидкости и газа с емкости. Эта цель реализуется тем, что известное пробоотборное устройство для емкости под давлением, содержащее корпус с торцевым уплотнением, пробозаборную трубку с запорным краном и гибким армированным шлангом с ферромагнитным наконечником, дополнено электромагнитноуправляемым устройством, состоящим из полого кожуха из диамагнетика или парамагнетика, расположенного внутри емкости вертикально и герметично от его низа до верха. Внутри кожуха по всей его высоте находится линейный электродвигатель с постоянным магнитом, закрепленный к подвижному индуктору электродвигателя через прокладку из магнитонепроницаемого материала и способный вертикально перемещаться по неподвижному вторичному элементу электродвигателя совместно с его индуктором с остановкой в необходимой точке вторичного элемента, а напротив постоянного магнита с внешней стороны кожуха постоянно находится ферромагнитный наконечник гибкого шланга, удерживаемый в таком положении силой магнитного притяжения. Линейные электродвигатели широко известны в электротехнической промышленности, и в качестве их примера может служить изобретение по патенту РФ №2086069, МПК H02K 41/025, опубл. 27.07.1997 г.
Устройство для отбора проб из емкости под давлением изображено на чертеже, содержит пробозаборную трубку 1 с краном 2 и гибким армированным шлангом 3 с ферромагнитным наконечником 4, направляющий стержень 5 из магнитонепроницаемого материала, полый кожух 6 из диамагнетика или парамагнетика, внутри которого находится неподвижный вторичный элемент 7 линейного электродвигателя с подвижным индуктором 8 и постоянным магнитом 9. Индуктор 8 и магнит 9 жестко соединены друг с другом через прокладку 10 из магнитонепроницаемого материала, в качестве которого может служить сплав АД 31 по ГОСТ 4784-97. Ферромагнитный наконечник 4 имеет такую форму и так соединен с направляющим стержнем 5 из магнитонепроницаемого материала, находящегося рядом и параллельно с кожухом, что способен свободно с наименьшим трением двигаться вертикально по направляющему стержню 5. Внутренняя сторона наконечника 4 может быть выполнена в форме тора или снабжена подшипниками для снижения сил трения до минимума. В состав устройства входит и станция управления 11, соединенная электрическим кабелем с линейным электродвигателем.
Кожух 6, вторичный элемент 7 линейного электродвигателя с подвижным индуктором 8 и направляющий стержень 5 монтируются вертикально в порожней емкости. Для снижения воздействия гибкого шланга на движение его ферромагнитного наконечника 4 по направляющему стержню 5 рекомендуется пробозаборную трубку 1 с вентилем 2 смонтировать по горизонтальной оси емкости.
Устройство для отбора проб настраивается и работает в следующем порядке. Линейный электродвигатель (поз.7 и 8) включается в действие, напротив его индуктора 8 с постоянным магнитом 9 устанавливается ферромагнитный наконечник 4 с тем, чтобы в дальнейшем магнит 9 и наконечник 4 постоянно находились напротив друг друга на одном горизонтальном уровне благодаря силе магнитного притяжения. Через станцию управления 11 задаются разные положения индуктора 8 на вторичном элементе 7 электродвигателя для проверки легкости передвижения ферромагнитного наконечника 4 вслед за индуктором 8. После этого емкость вводится в эксплуатацию, заполняется газожидкостной продукцией или химическим реагентом.
Для оценки состава содержимого емкости с помощью заявленного устройства необходимо по высоте емкости отобрать несколько точечных проб, как правило, через равные промежутки по высоте. С этой целью индуктор 8 линейного электродвигателя передвигается по вторичному элементу 7, останавливается на необходимой высоте. Кран 2 открывается и в линию промстоков сливается объем жидкости (газа), равный внутреннему объему гибкого шланга 3 и пробозаборной трубки 1. Этот объем не характеризует точку отбора, поэтому не отбирается для изучения. После этой процедуры повторным открытием крана отбирается представительная проба продукции емкости с его фиксированной высоты.
Для отбора следующей пробы через станцию 11 задается новое положение индуктора 8 и ферромагнитного наконечника 4 по высоте емкости, и вышеописанная технология отбора проба повторяется.
Представленное техническое устройство реализует поставленную цель - наконечник гибкого армированного шланга свободно перемещается по вертикали емкости и фиксируется на его заданной высоте. Этот эффект достигнут за счет нового, на наш взгляд, технического решения: передвижение наконечника по вертикальной направляющей осуществляется с помощью постоянного магнита, закрепленного к индуктору линейного электродвигателя.
Технико-экономический эффект образуется за счет объективной оценки содержимого емкости и облегчения обслуживания пробоотборного устройства путем исключения дополнительных конструкций по передвижению гибкого армированного шланга по высоте емкости, работающей под давлением.