УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ЖИДКОСТИ В ПРОБЕ ГАЗА
DEVICE FOR EVALUATION OF AMOUNT OF LIQUID IN GAS SAMPLE

Изобретение относится к устройствам для исследования газового потока и может быть использовано для определения массового или объемного содержания в нем взвешенной жидкости.
Известно устройство для исследования газожидкостного потока в действующем трубопроводе, содержащее корпус, размещенный на установленном на отводе трубопровода запорном клапане, установленный с возможностью осевого перемещения из корпуса шток с держателем контрольно-измерительных приборов, связанный с приводом, и пробоотборный узел, включающий газожидкостный сепаратор и гибкую пробоотборную трубку, соосно размещенную в изогнутой в виде петли направляющей, один конец которой подсоединен через вентиль к газожидкостному сепаратору, а другой - к полости корпуса через выполненное в последнем боковое отверстие, при этом шток выполнен в виде колонны штанг с радиальными отверстиями в верхней части штанги для поочередного размещения в одном из них и в радиальном отверстии, выполненном на верхнем конце корпуса, фиксатора, нижний конец пробоотборной трубки через уплотнение в направляющей пропущен через боковое отверстие в корпусе и закреплен на нижнем конце колонны штанг посредством держателя, а верхний конец установлен свободно с возможностью осевого перемещения в направляющей (патент РФ №02118747) (1).
Недостатком известного устройства является низкая достоверность результатов определения удельного содержания жидкости в потоке газа, так как для определения массы уловленных из потока газа жидкости необходимо извлечь фильтроэлемент, являющийся составной частью конструкции устройства, из корпуса и взвесить его на весах. При этом за счет снижения давления и контакта с атмосферой часть уловленной жидкости испаряется.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пробоотборник ИКМ 122 (2).
3
Недостатком известного устройства является низкая достоверность результатов определения удельного содержания жидкости в потоке газа, так как при малой концентрации жидкости в потоке газа (до 20 мг/м) ее определение производится путем взвешивания фильтроэлемента на аналитических весах до и после эксперимента. Испарение даже небольшой части уловленной фильтроэлементом жидкости приведет к значительной погрешности измерения.
Задачей настоящего изобретения является повышение достоверности определения количества жидкости в пробе газа с целью оценки количества жидкой фазы, уносимой с газом, и для оценки эффективности работы газосепараторов, фильтров, фильтров-коалесцеров и прочего оборудования, предназначенного для очистки газа.
Предлагается устройство для определения количества жидкости в пробе газа, отличающееся от аналогов тем, что устройство фильтра позволяет производить периодические взвешивания фильтроэлемента, не вынимая его из корпуса. Взвешивание осуществляется при рабочем давлении с помощью тензодатчиков, размещаемых в корпусе фильтра. Устройство фильтра позволяет освобождать фильтроэлемент для взвешивания. Для достижения герметичности соединения входной штуцер - фильтроэлемент, последний прижимается к нему с помощью кулачкового механизма.
Схема подключения элементов устройства для определения количества жидкости в пробе газа показана на Фиг.1.
Проба газа, отобранная посредством пробоотборного зонда 1, имеющего сальниковое устройство 2, установленного на кране 3 отвода трубопровода 4, поступает через кран 5 по гибкому рукаву высокого давления 6 в фильтр 7. В фильтре из пробы газа улавливаются капли жидкости, далее газ последовательно проходит расходомер 8, регулирующий вентиль 9 и сбрасывается в атмосферу через свечу либо в газопровод низкого давления. Фильтр, расходомер, вентиль и свеча соединены гибкими рукавами 10, 11, 12. К датчикам, размещенным в фильтре 7, подключен вторичный преобразователь 13.
Предлагаемое устройство содержит фильтр (поз.7 на Фиг.1), включающий цилиндрический корпус 14 с крышкой 15, оснащенной быстросъемным соединением 16, штуцеры входа 17 и выхода 18 газа, установленные на торцевой стенке корпуса, снабженные резьбовыми соединениями для подключения гибких рукавов высокого давления 6 и 10, конус 19, расположенный с внутренней стороны стенки корпуса 14 коаксиально штуцеру 17, фильтроэлемент 20, состоящий из цилиндрической обечайки и двух съемных плоских днищ, сменного фильтропатрона 21, поджатого пружиной 22 к конусу 23.
Фильтроэлемент 20 в верхней его части снабжен двумя петлями, на которых посредством крюков 24 подвешен к коромыслам 25, которые одной стороной закреплены на оси, а другой опираются на тензодатчики 26. Провода от тензодатчиков 26 подведены к колодке 27. На наружной поверхности корпуса 14 фильтра имеется аналогичная колодка для подключения вторичного преобразователя 13 к тензодатчикам 26. Проводники между внутренней 27 и внешней колодками пропущены через отверстие в стенке корпуса 14 фильтра, отверстие залито герметизирующим составом. Прижатие и освобождение, подъем и опускание фильтроэлемента при взвешивании осуществляются с помощью кулачкового механизма. Кулачки 28 посажены на вал 29, уплотненный сальником 30. Вращение вала производится с помощью ручки 31. Средний кулачок предназначен для толкания разъемного штифта 32, два других - для толкания горизонтальных штоков 33. С помощью штоков 33 осуществляются плавные подъем и опускание фильтроэлемента 20 при взвешивании. На штоках установлены наклонные пластины, которые при поступательном движении поднимают вертикальные штоки 34 и опирающийся на них фильтроэлемент 20. Возвратное движение штоков 33 и штифта 32 производится под действием пружин. Для контроля горизонтального положения фильтра на нем сверху прикреплен пузырьковый уровень 35. Для измерения температуры пробы газа предусмотрен термокарман 36, в который может устанавливаться как ртутный, так и электронный термометр. Для предотвращения изменения температуры газа, поступающего из трубопровода, предусмотрена теплоизоляция корпуса фильтра и рукавов высокого давления (на Фиг 1-3 не показана). Дополнительным фактором обеспечения изотермичности пробы газа при ее прохождении через фильтр является путь движения газа (на Фиг.2 показано стрелками) в пространстве между стенками фильтра и корпусом фильтроэлемента после улавливания из него жидкости. Газ, проходящий в кольцевом пространстве вокруг фильтроэлемента, выполняет роль дополнительного теплоизолятора.
Работы по определению количества жидкости в пробе газе проводят в следующей последовательности:
В трубопровод 4 с исследуемым потоком газа через боковой штуцер с установленным на нем краном 3 через сальниковое устройство 2 вводится пробоотборный зонд 1, снабженный запорным краном 5. Фильтр 7 устанавливают горизонтально (контроль по пузырьковому уровню 35) и прикрепляют к неподвижной опоре. В корпус 14 устанавливают фильтроэлемент 20, ввинчивают разъемный штифт 32. Вращая ручку 31 на 270 градусов против часовой стрелки, посредством кулачкового механизма 28 устанавливают фильтроэлемент в рабочее положение (изображено штрихпунктирными линиями на Фиг.2: расположен соосно входному штуцеру и прижат штифтом 32 через пластину 37 к герметизирующему конусу 19). Устанавливают крышку 15 с быстросъемным соединением 16. Гибкими рукавами 6, 10, 11, 12 соединяют элементы устройства согласно Фиг.1.
С помощью зонда 1 отбирают из трубопровода 4 и пропускают через фильтр 7 пробу газа, при этом должно соблюдаться условие изокинетичности потока (равенство линейной скорости газа в трубопроводе 4 и трубке зонда 1) - скорость регулируется вентилем 9. Периодически проводят взвешивание фильтроэлемента 20, для этого закрывают кран 5 и регулирующий вентиль 9, вращают ручку 31 на 270 градусов по часовой стрелке, фильтроэлемент освобождается от прижатия штифтом 32 и от опоры на вертикальные штоки 34 (при этом фильтроэлемент остается подвешенным на крюках 24 и, благодаря их форме, соскальзывает в направлении крышки 15, таким образом обеспечивается отсутствие касания фильтроэлемента к конусу 19. Вращая ручку 31 на 180 градусов против часовой стрелки и обратно (движутся только вертикальные штоки 34, штифт 32 неподвижен), несколько раз нагружают тензодатчики 26 весом фильтроэлемента и с помощью вторичного преобразователя 13, подключенного к тензодатчикам 26, определяют массу фильтроэлемента 20 с уловленной жидкостью. Положение фильтроэлемента в процессе взвешивания изображено основными линиями на Фиг.2.
В журнал эксперимента записывают массу фильтроэлемента, прирост массы после пропускания через фильтр пробы газа, объем пробы газа, технологические параметры (температура, давление, расход газа и другие). Вычисляют удельное содержание жидкости в пробе газа, равное отношению прироста массы фильтроэлемента к объему соответствующей этому приросту пробы газа, пропущенной через фильтр 7, измеренному расходомером 8.
Заявляемое устройство по сравнению с прототипом позволяет определять прирост массы уловленной фильтроэлементом жидкости при рабочем давлении газа. При этом исключаются погрешности, происходящие за счет испарения жидкости при снижении давления от рабочего до атмосферного. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет значительно сократить время одного определения. Это дает возможность при проведении одного эксперимента выполнить серию определений, что также повышает достоверность данных измерений.
Источники информации
1. Патент №02118747 "Устройство для исследования газожидкостного потока в действующем трубопроводе".
2. Пробоотборное устройство ИКМ 122 ООО ВНИИгаз.
3. Измеритель уноса жидкости ГПР 420 ДОАО ЦКБН.