Трубопоршневая установка для градуировки и поверки счетчиков и расходомеров

В трубчатом корпусе установки с возможностью перемещения в калиброванном участке, связанном с основной магистралью системой гидравлических линий, размещен поршень. Детекторы начального и конечного положений поршня связаны с блоком управления, с которым также связаны запорные элементы и запорные средства, размещенные в системе гидравлических линий таким образом, чтобы обеспечить возможность изменения направления потока в калиброванном участке на противоположное. Запорное средство представляет собой два последовательно установленных управляемых запорных элемента, между которыми размещено связанное с блоком управления средство для обеспечения возможности контроля протечек. В предпочтительном исполнении установки в качестве поршня выбран шаровой поршень, при этом концевые части корпуса выполнены изогнутыми вниз для обеспечения возможности размещения и удержания в них поршня во время смены направления потока в калиброванном участке. Установка представляет собой простое в изготовлении компактное устройство, обеспечивающее повышение точности и достоверности поверки (градуировки) при использовании его в качестве эталонной измерительной системы. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Реферат

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для метрологического обеспечения средств измерения расхода, в частности измерительных линий на узлах учета нефти и нефтепродуктов.

При периодическом техническом обслуживании счетчиков и расходомеров, которые находятся в эксплуатации, данные измерений от испытываемого измерительного прибора сравнивают с данными измерения эталонного измерительного прибора, обычно называемого ТПУ (трубопоршневая установка) или прувером. Для точности проведения измерений калиброванный по объему участок ТПУ или прувера должен быть достаточно длинным. Большие длины трубопровода калиброванного участка могут быть очень неудобны, особенно в условиях ограниченного пространства.

Известна из заявки на патент РФ №2002118177 (опубл. 20.03. 2004 г.) трубопоршневая установка для градуировки и поверки счетчиков и расходомеров, содержащая цилиндр, размещенный внутри цилиндра поршень длиной не менее половины длины цилиндра, узлы подвода и отвода жидкости, путевые датчики, два выхода из цилиндра, при этом в центральной части цилиндра выполнена перегородка с уплотнением поршня, причем поршень выполнен в виде плунжера, калиброванного по наружному диаметру с одним открытым концом, выходы из цилиндра через клапаны и насос соединены с узлом отвода жидкости, а путевые датчики установлены на цилиндре. Недостатком устройства является сложность конструкции, вызывающая неудобство в эксплуатации.

Известны широко используемые на практике ТПУ, выпускаемые ОАО Октябрьский завод «Нефтемаш», содержащие входной и выходной трубопроводы, калиброванный участок в изогнутом трубопроводе, ограниченный одной или двумя парами детекторов, служащих для фиксации момента прохождения шарового поршня через начало и конец калиброванного участка, кран-манипулятор для запуска-приема шарового поршня, тройник, являющийся промежуточным звеном между краном-манипулятором и калиброванным участком и предназначенный для запуска шарового поршня в поток жидкости, расширитель для уменьшения скорости потока, датчики давления и температуры, а также блок управления.

Применение в данном устройстве крана-манипулятора для обеспечения возврата поршня в исходное положение при проведении очередного цикла измерений ведет к усложнению устройства и снижению его надежности, а отсутствие контроля протечек снижает точность устройства. Кроме того, большая длина трубопровода калиброванного участка известного устройства влечет за собой большие габариты и металлоемкость.

Известен из патента США №4606218 (опубл. 19.08.1986) и выбранный в качестве ближайшего аналога двунаправленный компактный прувер, содержащий цилиндрический корпус в виде трубы с заглушенными торцами и с линейным калиброванным участком, размещенный в корпусе поршень, перемещаемый под действием потока в калиброванном участке, связанном с основной магистралью посредством системы образованных трубопроводами гидравлических линий, детекторы начального и конечного положений поршня в калиброванном участке, размещенные в системе образованных трубопроводами гидравлических линий запорные средства, предназначенные для изменения направления потока в калиброванном участке, а также запорные элементы, предназначенные для перераспределения поступающего в корпус потока, при этом запорные средства размещены таким образом, чтобы обеспечивалась возможность изменения направления потока в калиброванном участке на противоположное. Пуск поршня в рабочее состояние для проведения измерений осуществляется под действием потока, поступающего в корпус.

Недостатком данного устройства является отсутствие средств контроля протечек при проведении измерений в процессе работы устройства, что снижает достоверность получаемых результатов измерений. Недостатком также является наличие только одной пары детекторов начального и конечного положений поршня в калиброванном участке.

В основу настоящего изобретения поставлена задача устранения вышеуказанных недостатков и улучшения эксплуатационных качеств устройства созданием простого в изготовлении и экономичного компактного устройства, обеспечивающего высокую степень достоверности измерений и повышение точности поверки (градуировки) при использовании его в качестве эталонной измерительной системы.

Поставленная задача решается тем, что в трубопоршневой установке для градуировки и поверки счетчиков и расходомеров жидкости, содержащей цилиндрический корпус с калиброванным участком, поршень, размещенный в корпусе с возможностью перемещения в калиброванном участке, связанном с основной магистралью посредством системы образованных трубопроводами гидравлических линий, блок управления, связанные с блоком управления детекторы начального и конечного положений поршня в калиброванном участке, связанные с блоком управления запорные средства, размещенные в упомянутой системе гидравлических линий таким образом, чтобы обеспечить возможность изменения направления потока в калиброванном участке на противоположное, запорные элементы, размещенные в упомянутой системе гидравлических линий и связанные с блоком управления, причем система гидравлических линий образована трубопроводами таким образом, что часть запорных элементов обеспечивает подачу в корпус потока, вызывающего перемещение поршня, новым является то, что запорное средство представляет собой два последовательно установленных управляемых запорных элемента, между которыми размещено связанное с блоком управления средство для обеспечения возможности контроля протечек запорного средства, находящегося в закрытом состоянии.

Целесообразно в качестве поршня выбирать цилиндрический поршень, при этом упомянутый корпус выполнять в виде прямолинейной трубы.

Предпочтительно в качестве поршня выбирать шаровой поршень, при этом концевые части упомянутого корпуса выполнять изогнутыми вниз для обеспечения возможности размещения в них поршня во время смены направления потока в калиброванном участке.

Целесообразно, чтобы упомянутое средство для обеспечения контроля протечек было выполнено в виде электромагнитного клапана и датчика давления.

Возможно запорный элемент выбирать из ряда, включающего шаровой кран, электромагнитный клапан.

Целесообразно, чтобы блок управления реализовал заданный алгоритм контроля протечек, включающий выполнение контроля одновременно с проведением измерений.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием со ссылками на сопровождающий чертеж, на котором условно показана блок-схема устройства предпочтительного варианта исполнения устройства согласно изобретению, где гидравлические линии изображены двойными линиями, а электрические связи - пунктирными.

Устройство, представленное на чертеже, содержит герметичный цилиндрический корпус 1, выполненный в виде трубы с заглушенными торцами, размещенный в трубе 1 шаровой поршень 2, перемещаемый под действием потока в калиброванном участке 3, который связан с основной магистралью посредством системы образованных трубопроводами гидравлических линий, блок управления 4, связанные с блоком управления детекторы (5, 6, 7 и 8) начального и конечного положений поршня 2 в калиброванном участке 3.

На чертеже не показаны средства, которые используются, согласно обычной практике такого рода измерительных устройств, например датчики температуры, дренаж слива и воздушный дренаж.

Концевые части 9 и 10 трубы 1 изогнуты вниз с образованием участка для поршня 2 и могут быть оснащены амортизаторами (не изображены) для гашения скорости поршня после прохождения калиброванного участка 3, а также датчиками (не изображены) для определения положения поршня в соответствующих концевых частях 9 или 10 трубы 1.

Система образованных трубопроводами гидравлических линий связана с основной магистралью (не изображена) таким образом, что обеспечивается выбираемая связь входа и выхода в основную магистраль как первого конца калиброванного участка (находящегося со стороны изогнутой части 9 трубы 1), так и второго конца калиброванного участка (находящегося со стороны изогнутой части 10 трубы 1).

Общий входной трубопровод 11 через Т-образный переход 12 сообщен с первым концом калиброванного участка 3 по линии связи, образованной первым входным трубопроводом 13 и сообщенными с трубой 1 трубопроводами 14 и 15, связанными с трубопроводом 13 через крестообразный переход 16, а со вторым концом калиброванного участка по линии связи, образованной вторым входным трубопроводом 17 и сообщенными с трубой 1 трубопроводами 18 и 19, связанными с трубопроводом 17 через крестообразный переход 20.

Общий выходной трубопровод 21 через Т-образный переход 22 сообщен с первым концом калиброванного участка по линии связи, образованной вторым выходным трубопроводом 23 и сообщенными с трубой 1 трубопроводами 14 и 15, связанными с трубопроводом 23 через крестообразный переход 16, а со вторым концом калиброванного участка по линии связи, образованной первым выходным трубопроводом 24 и сообщенными с трубой 1 трубопроводами 18 и 19, связанными с трубопроводом 24 через крестообразный переход 20.

Из первом 13 и втором 17 входных трубопроводах, а также на втором 23 и первом 24 выходных трубопроводах установлены связанные с блоком управления 4 управляемые запорные средства - соответственно 25, 26, 27 и 28. Каждое запорное средство (например, 25) представляет собой пару управляемых запорных элементов (например, 25а и 25в), на участке трубопровода между которыми размещены соответствующие электромагнитный клапан 29 и датчик давления 30, образующие средство для проверки протечек на выбранном участке. При закрытых кранах 25а и 25в клапаном 29 сбрасывают давление и по показаниям датчика давления 30 при росте давления фиксируют протечки и принимают меры для их устранения.

Входы трубопроводов 15 и 19 в трубу 1 размещены таким образом, чтобы они при нахождении поршня 2 в соответствующей изогнутой части трубы 1 располагались бы за поршнем 2 (вблизи торца или в торце трубы 1).

На трубопроводах 14, 15 18 и 19 установлены управляемые запорные элементы соответственно 31, 32, 33 и 34, предназначенные для перераспределения поступающего в трубу 1 потока. Запорные элементы 32 и 34 образуют первую группу, а запорные элементы 31 и 33 образуют вторую группу запорных элементов, предназначенных для перераспределения поступающего в трубу 1 потока, причем первая группа составляет ту часть управляемых запорных элементов, которая приспособлена для обеспечения подачи потока, вызывающего начальное перемещение поршня 2.

В режиме ожидания краны 31, 32, 33 и 34 могут быть закрыты и тогда при открытых запорных средствах 25, 26, 27 и 28 входящий по трубопроводу 11 поток разделяется переходом 12 на две части, одна из которых выходит в трубопровод 21 через трубопровод 13, переход 16, трубопровод 23 и переход 22, а другая часть выходит в трубопровод 21 через трубопровод 17, переход 20, трубопровод 24 и переход 22.

В качестве управляемых запорных элементов выбраны шаровые краны (далее краны).

Блок управления 4 представляет собой аппаратно-программный комплекс, который осуществляет накопление и математическую обработку измерительной информации, поступающей от счетчиков жидкости или расходомеров, выполняет функцию управления запорными элементами для перераспределения потока, а также служит для подачи необходимых управляющих сигналов на клапаны в соответствии с заданным алгоритмом программы контроля протечек.

Исполнение устройства возможно в других модификациях (не изображены). Так, например, возможно исполнение устройства с корпусом 1 и поршнем 2 аналогично прототипу, т.е. корпус 1 выполнен в виде прямолинейной трубы, а поршень 2 выполнен цилиндрическим. Возможно другое исполнение устройства - с корпусом 1, выполненным в виде прямолинейной трубы и шаровым поршнем 2, удерживаемым в заданном конечном положении с помощью каких-либо средств удержания. Возможна также модификация устройства, в которой шаровой поршень 2 размещен в корпусе, выполненном в виде трубы, имеющей концевые участки 9 и 10, изогнутые вверх. Изгиб трубы в таком варианте рассчитывают исходя из условия удержания поршня в изгибе во время смены потока при закрытом соответствующем кране первой группы. Кроме того, в таком исполнении из состава гидравлических линий могут быть исключены трубопровод 15 с запорным элементом 32 и трубопровод 19 с запорным элементом 34, при этом удержание шарового поршня в изогнутой части при смене направления потока осуществляют дополнительными средствами удержания до подачи команды на проведение измерений, после чего он легко скатывается вниз и увлекается потоком в калиброванный участок.

Устройство работает следующим образом.

При подключении устройства к основной магистрали в случае отсутствия поршня 2 в концевой части 9 выполняют его установку в исходное положение при закрытых запорных средствах 25, 28, закрытом кране 33, открытых кранах 31 и 32, открытых запорных средствах 26 и 27. Входящий по трубопроводам 11, 17 и 19 поток, поступая в трубу 1, перемещает шаровой поршень до его поступления в изогнутую часть 9 трубы 1, что определяется датчиком (не изображен), после чего закрывают кран 32.

После закрытия запорных средств 25 и 28 выполняют контроль протечек на участках между кранами, составляющими эти запорные средства.

Далее открывают кран 33 и меняют направление потока в калиброванном участке. Для изменения направления потока открывают запорные средства 25 и 28, после чего закрывают запорные средства 26 и 27.

Для проведения цикла измерений в прямом направлении движения поршня 2 (от первого конца калиброванного участка ко второму) открывают кран 32. Запущенный под воздействием потока, поступающего через трубопровод 15, шаровой поршень 2, увлекаемый потоком, перемещается в противоположный конец трубы 1. Если силы потока, поступающего в трубу 1 из трубопровода 15, недостаточно, чтобы увлечь за собой поршень 2, закрывают полностью или частично кран 31.

После вхождения поршня 2 в калиброванный участок 3 срабатывает детектор 5, свидетельствуя о начале отсчета заданных программой калиброванных объемов (V). Отсчет импульсов продолжают до срабатывания детектора 8.

Проверку протечек закрытых запорных средств 26 и 27 выполняют или перед пуском поршня, или в период проведения цикла измерений.

После прохода поршнем 2 калиброванного участка 3 и поступления его в концевую часть 10 трубы 1 закрывают кран 34 и меняют направление потока в калиброванном участке 3. Для этого открывают средства 26 и 27, после чего закрывают средства 25 и 28, пуская весь входящий поток в трубу 1 через трубопровод 17.

После закрытия запорных средств 25 и 28 выполняют контроль протечек на участках между кранами, составляющими эти запорные средства. Проверку протечек закрытых запорных средств 25 и 28 выполняют или перед пуском поршня, или в период проведения цикла измерений.

Движение поршня 2 в обратном направлении обеспечивается потоком, поступающим через трубопровод 19 при открытии крана 34, при этом если силы потока, поступающего в трубу 1 из трубопровода 19, недостаточно, чтобы увлечь за собой поршень 2, закрывают полностью или частично кран 33.

После вхождения поршня 2 в калиброванный участок 3 срабатывает детектор 8, свидетельствуя о начале отсчета заданных программой калиброванных объемов (V). Отсчет импульсов продолжают до срабатывания детектора 5.

После выполнения цикла измерений в обратном направлении и поступления поршня в изогнутую часть 9 (т.е. его возвращения в исходное положение) открывают запорные средства 25 и 28 перед очередной сменой направления потока, после чего закрывают запорные средства 26 и 27, меняют направление потока и выполняют контроль протечек.

Количество измерений каждого цикла определяют количеством откалиброванных объемов (V). Если будут откалиброваны объемы, определяемые положением детекторов 5-7, а также 6-8, будет получено два измерения. В случае дополнительной калибровки объемов, определяемых положением детекторов 5-8 и 6-7, получают дополнительно еще два измерения (всего четыре).

Далее циклы измерений в прямом и обратном направлении повторяют в соответствии с заданной программой. Полученные в процессе измерений данные обрабатываются вычислительным устройством блока управления 7.

Выполнение контроля протечек после каждой смены направления потока в калиброванном участке обеспечивает высокую степень достоверности проведенных измерений, а простота осуществления запуска поршня увеличивает надежность устройства.

Предлагаемое устройство обеспечивает высокую точность измерений без изменения скорости потока, а простота конструкции обеспечивает надежность, удобство в эксплуатации и ремонте.

1. Трубопоршневая установка для градуировки и поверки счетчиков и расходомеров, содержащая цилиндрический корпус с калиброванным участком, поршень, размещенный в корпусе с возможностью перемещения в калиброванном участке, связанном с основной магистралью посредством системы образованных трубопроводами гидравлических линий, блок управления, связанные с блоком управления детекторы начального и конечного положений поршня в калиброванном участке, связанные с блоком управления запорные средства, размещенные в упомянутой системе гидравлических линий таким образом, чтобы обеспечить возможность изменения направления потока в калиброванном участке на противоположное, запорные элементы, размещенные в упомянутой системе гидравлических линий и связанные с блоком управления, причем система гидравлических линий образована трубопроводами таким образом, что часть запорных элементов обеспечивает подачу в корпус потока, вызывающего перемещение поршня, отличающаяся тем, что запорное средство представляет собой два последовательно установленных управляемых запорных элемента, между которыми размещено связанное с блоком управления средство для обеспечения возможности контроля протечек запорного средства, находящегося в закрытом состоянии.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве поршня выбран цилиндрический поршень, при этом упомянутый корпус выполнен в виде прямолинейной трубы.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве поршня выбран шаровой поршень, при этом концевые части упомянутого корпуса выполнены изогнутыми вниз для обеспечения возможности размещения в них поршня во время смены направления потока в калиброванном участке.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое средство для обеспечения контроля протечек выполнено в виде электромагнитного клапана и датчика давления.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что запорный элемент выбран из ряда, включающего шаровой кран, электромагнитный клапан.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок управления реализует заданный алгоритм контроля протечек, включающий выполнение контроля одновременно с проведением измерений.