Устройство для измерения скорости текучей среды в трубопроводе

Устройство для измерения скорости текучей среды в трубопроводе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к средствам измерения скорости потока транспортируемой по трубопроводу текучей среды, преимущественно для определения расхода сырой нефти, конденсата, природных газов в технологических трубопроводах на площадках добычи нефти, сжиженных газов, и т.п.

Предшествующий уровень техники

Известна врезная секция ультразвукового расходомера, содержащая измерительную вставку с фланцами с отверстиями для крепления вставки в трубопроводе, между которыми расположен измерительный участок, выполненный в виде металлической измерительной секции трубопровода, концы которой закреплены на указанных фланцах, на измерительной секции закреплены два патрубка для установки электроакустических преобразователей ультразвукового измерителя скорости текучей среды через измерительную секцию (патент РФ №2277700, кл. G01F 1/66, от 10.06.2006). Известное устройство требует наличия на трубопроводе согласованных с ним ответных фланцев для крепления секции в трубопроводе, так как положение фланцев секции и выполненных в них отверстий для крепления жестко фиксировано относительно друг друга. Известное устройство не предлагает средств защиты элементов измерительной аппаратуры от внешних воздействий, что делает возможным их случайное или преднамеренное повреждение.

Известно устройство для измерения скорости текучей среды, содержащее корпус, керамическую измерительную трубу с фланцами по ее концам, на наружной поверхности которой размещен измерительный блок, состоящий из двух датчиков измерения параметров текучей среды в трубопроводе. Измерительный блок снаружи закрыт металлическим корпусом, закрепленным на фланцах. Для надежной защиты измерительных датчиков от внешнего воздействия полость измерительного блока заполнена герметиком. Устройство имеет отдельно расположенный блок обработки измеренных параметров с размещенной внутри него клеммной коробкой (патент RU №2349880 G01F 1/58, от 20.03.2009). Данное устройство имеет очень маленький объем, защищенный от случайного внешнего воздействия, определяемый диаметром соединительных фланцев. Кроме того, как и в предыдущем устройстве, при установке устройства необходимо согласование фланцев трубопровода и устройства.

Известно устройство для измерения скорости текучей среды, содержащее мерный участок трубопровода с двумя датчиками измерения параметров текучей среды в трубопроводе, блок обработки измеренных параметров, в котором мерный участок трубопровода выполнен двухслойным и включает в себя два слоя: наружный слой из немагнитного материала и внутренний слой из химически стойкого неэлектропроводного материала, закрывающего внутреннюю поверхность и торцы слоя из немагнитного материала (патент РФ на полезную модель №107859, кл. G01F 1/56, от 27.04.2011). Известное устройство обеспечивает хорошую стойкость к воздействию текучей среды, но не имеет средств для защиты элементов измерительной аппаратуры от внешних воздействий, что делает возможным их случайное или преднамеренное повреждение. Известное устройство требует наличия на трубопроводе согласованных с ним ответных фланцев для крепления секции в трубопроводе. Кроме того, наличие отдельного блока для размещения в нем аппаратуры для обработки замеренных данных и передачи их внешним системам увеличивает габариты устройства.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является разработка компактного устройства для измерения скорости текучей среды в трубопроводе, которое можно легко смонтировать на трубопроводе и которое может обеспечить защиту от внешних воздействий всего комплекса измерительной аппаратуры, включая датчики, аппаратуру для обработки измеренных данных и аппаратуру для передачи обработанных данных внешним удаленным системам.

Для решения поставленной задачи предлагается устройство для измерения скорости текучей среды в трубопроводе, содержащее измерительную вставку, оснащенную концевыми патрубками с закрепленными на них фланцами с отверстиями для крепления вставки в трубопроводе, между которыми расположен измерительный участок, выполненный в виде измерительной секции трубопровода из диэлектрического композиционного материала, концы которой закреплены на указанных патрубках, отсек для размещения аппаратуры для измерения скорости текучей среды через измерительную секцию, охватывающий измерительную секцию, размещенную в упомянутом отсеке, измерительную аппаратуру, включающую в себя, по меньшей мере, ультразвуковой измеритель скорости текучей среды через измерительную секцию, блок питания и средства для обработки полученных данных, и кожух для защиты измерительной аппаратуры в отсеке от внешнего воздействия, при этом кожух имеет две боковые стенки, ограничивающие отсек с торцов, внешний защитный экран, размещенный между торцевыми стенками, и элементы крепления, соединяющие указанные боковые стенки друг с другом, при этом по меньшей мере один из фланцев закреплен на концевом патрубке с возможностью поворота относительно этого концевого патрубка

При этом в предлагаемом устройстве одна боковая стенка выполнена за одно целое с одним из фланцев, а другая боковая стенка соединена со вторым фланцем с возможностью поворота ее относительно этого фланца.

Кроме того, в предлагаемом устройстве внешний защитный экран выполнен из металла или из армированного диэлектрического композиционного материала или из углепластика.

Кром того, в предлагаемом устройстве оба фланца закреплены на концевых патрубках с возможностью их поворота относительно концевых патрубков.

Кроме того, измеритель скорости текучей среды содержит ультразвуковые преобразователи, закрепленные на стенке измерительной секции из диэлектрического материала.

Кроме того, в предлагаемом устройстве измерительная секция оснащена датчиками для измерения давления и температуры текучей среды в измерительной секции.

Предлагаемое устройство для измерения скорости текучей среды в трубопроводе легко монтируется в трубопроводе, обеспечивает обслуживание аппаратуры без снятия его с трубопровода и надежную защиту аппаратуры от вандалов и внешних воздействий.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ

Чертежи заявки представлены в виде достаточном для понимания изобретения специалистами в данной области техники и ни в какой мере не ограничивают объема изобретения. На рисунках одни и те же элементы имеют одинаковые номера позиций.

На фиг. 1 представлено продольное сечение предлагаемого устройства для измерения скорости текучей среды в трубопроводе;

на фиг. 2 показано в увеличенном масштабе место А на фиг. 1.;

на фиг. 3 представлен общий вид устройства для измерения скорости текучей среды в трубопроводе в сборе;

на фиг. 4 представлен общий вид устройства для измерения скорости текучей среды в трубопроводе со снятым защитным экраном.

ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство 1 для измерения расхода текучей среды в трубопроводе содержит измерительную вставку 2, оснащенную концевыми патрубками 3 и 4 с закрепленными на них фланцами 5 и 6 с отверстиями 7 для крепления вставки 2 в трубопроводе. Между концевыми патрубками 3 и 4 расположен мерный участок, выполненный в виде измерительной секции 8 трубопровода из диэлектрического композиционного материала. Концы секции 8 закреплены на указанных патрубках 3 и 4. Устройство имеет отсек для размещения аппаратуры для измерения скорости текучей среды через измерительную секцию, охватывающий измерительную секцию. В отсеке размещена вся аппаратура, необходимая для измерения параметров текучей среды, протекающей по трубопроводу, и обработки измеренных параметров, чтобы преобразовать сигнал с датчиков измерения параметров текучей среды в скорости текучей среды и передать рассчитанные данные на внешний сервер. Измерительная аппаратура включает в себя, по меньшей мере, ультразвуковой измеритель скорости текучей среды через измерительную секцию, включающий в себя, например, два ультразвуковых преобразователя 9 для измерения скорости потока в измерительной секции 8, установленные на стенке измерительной секции 8, например, сверху и снизу измерительной секции. Измерительная аппаратура также включает в себя датчик 10 температуры текучей среды и датчик 11 давления текучей среды в секции 7 трубопровода. Измерительная секция при необходимости может быть оснащена и другими датчиками, например датчиком сплошности среды. В упомянутом отсеке размещен также, по меньшей мере, один контейнер 12, в котором размещены средства для обработки данных, полученных от датчиков 9, 10 и 11, измеряющих параметры текучей среды в секции 7. В контейнере также могут размещаться источники питания и средства передачи информации на внешний сервер, используя проводные и беспроводные средства связи. Отсек имеет кожух для защиты измерительной аппаратуры в отсеке от внешнего воздействия, при этом кожух имеет две боковые стенки 13 и 14, ограничивающие отсек с торцов, внешний защитный экран 15, размещенный между торцевыми стенками 13 и 14, и элементы крепления 16, соединяющие указанные боковые стенки друг с другом.

Фланцы 5 и 6 закреплены на концевых патрубках 3 и 4 с возможностью их поворота относительно концевых патрубков, например, используя резьбовое соединение фланцев 5 и 6 с патрубками 3 и 4.

Одна боковая стенка защитного кожуха выполнена за одно целое с одним из фланцев, например в представленном примере осуществления боковая стенка 13 выполнена за одно целое с фланцем 5. Другая боковая стенка соединена со вторым фланцем с возможностью поворота ее относительно этого фланца, например в представленном примере осуществления боковая стенка 14 защитного кожуха соединена с фланцем 6 с возможностью поворота относительно этого фланца. В представленном примере осуществления боковая стенка 14 состыкована с фланцем 6 посредством ступенчатого цилиндра, как это показано на фиг. 2, но можно использовать любые известные соединения, например резьбовое соединение. Размеры, в частности внешний диаметр боковых стенок 13 и 14, определяются объемом отсека для размещения аппаратуры.

В представленном примере осуществления боковые стенки 13 и 14 выполнены в виде круглых дисков, но боковые стенки 13 и 14 могут иметь и другую форму, например боковые стенки 13 и 14 могут иметь форму прямоугольных или квадратных пластин или иную форму.

Материал для изготовления внешнего защитного экрана 15 определяется возложенными на него задачами. Если требуется защита аппаратуры в отсеке от внешнего электромагнитного излучения, то для изготовления защитного экрана 17 используются любые подходящие металлы и сплавы.

В ином случае защитный экран 17 изготавливают из армированного диэлектрического композиционного материала, например из стеклопластика, органопласта, армированных термопластов.

Если требуется ограничить взаимовлияние на датчики собственного электромагнитного излучения, то защитный экран 15 можно изготовить из углепластика.

Внешний кожух обеспечивает также антивандальную защиту электроники, используемой в устройстве.

Замеренные предлагаемым устройством параметры текучей среды могут быть использованы непосредственно для определения скорости потока текучей среды в трубопроводе, но также и для последующих расчетов объемного или массового расхода текучей среды. Измерение давления и температуры текучей среды обеспечит более высокую точность определения скорости потока и последующих расчетов объемного или массового расхода протекающей по трубопроводу текучей среды.

Предлагаемое устройство для измерения скорости текучей среды в трубопроводе может быть легко смонтировано на трубопроводе, даже если крепежные отверстия на фланцах трубопровода окажутся тангенциально смещенными относительно друг друга. Это смещение также не оказывает влияния на монтаж защитного кожуха, так как боковые стенки 13 и 14 могут поворачиваться относительно друг друга. Дополнительное преимущество предлагаемого устройства состоит в том, что аппаратура в отсеке может быть проверена и при необходимости заменена, не снимая устройство для измерения скорости потока с трубопровода. Достаточно снять элементы крепления 16, отсоединить одну боковую стенку (в примере осуществления изобретения боковую стенку 14) и свободно снять защитный экран 15.

Следует понимать, что данное описание служит только для иллюстрации осуществления изобретения и ни в какой мере не ограничивает объема изобретения приведенным в качестве иллюстрации примером осуществления изобретения.

1. Устройство для измерения скорости текучей среды в трубопроводе, содержащее измерительную вставку, оснащенную концевыми патрубками с закрепленными на них фланцами с отверстиями для крепления вставки в трубопроводе, между которыми расположен мерный участок, выполненный в виде измерительной секции трубопровода из диэлектрического композиционного материала, концы которой закреплены на указанных патрубках, отсек для размещения аппаратуры для измерения скорости текучей среды через измерительную секцию, охватывающий измерительную секцию, размещенную в упомянутом отсеке, измерительную аппаратуру, включающую в себя, по меньшей мере, ультразвуковой измеритель скорости текучей среды через измерительную секцию, блок питания и средства для обработки полученных данных, и кожух для защиты измерительной аппаратуры в отсеке от внешнего воздействия, при этом кожух имеет две боковые стенки, ограничивающие отсек с торцов, внешний защитный экран, размещенный между торцевыми стенками, и элементы крепления, соединяющие указанные боковые стенки друг с другом.

2. Устройство для измерения скорости по п. 1, в котором одна боковая стенка выполнена за одно целое с одним из фланцев, а другая боковая стенка соединена со вторым фланцем с возможностью поворота ее относительно этого фланца.

3. Устройство для измерения скорости по п. 1, в котором внешний защитный экран выполнен из металла.

4. Устройство для измерения скорости по п. 1, в котором внешний защитный экран выполнен из армированного диэлектрического композиционного материала.

5. Устройство для измерения скорости по п. 1, в котором внешний защитный экран выполнен из углепластика.

6. Устройство для измерения скорости по п. 1, в котором фланцы закреплены на концевых патрубках с возможностью их поворота относительно концевых патрубков.

7. Устройство для измерения скорости по п. 1, в котором ультразвуковой измеритель скорости текучей среды содержит ультразвуковые преобразователи, закрепленные на стенке измерительной секции из диэлектрического материала.

8. Устройство для измерения скорости по п. 1, в котором измерительная секция оснащена датчиками для измерения давления и температуры текучей среды в измерительной секции.