RU154133U1

RU154133U1 - DEVICE FOR A NON-CONTACT METHOD FOR DETERMINING SUBSTANCE UNIFORMITY

Info

Publication number: RU154133U1
Application number: RU2014149735/28U
Authority: RU
Inventors: Маргарита Шамильевна Шайхутдинова; Борис Константинович Сушко; Клара Шаиховна Ямалетдинова; Сергей Степанович Гоц
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2015-08-20

Abstract

1. Устройство для бесконтактного определения однородности потока вещества, включающее в себя электроды, установленные на внешней поверхности трубопровода, выполненного из диэлектрического материала, вторичный прибор, отличающееся тем, что электроды являются полуразрезными металлическими цилиндрическими, в качестве вторичного прибора используется регистратор сигналов, при этом полуразрезные цилиндрические металлические электроды подключены к мостовому измерителю ёмкости, источником питания которого является генератор, при этом выход последнего подключен к регистратору сигналов, а постоянство показаний регистратора свидетельствует об однородности потока вещества, изменение показаний регистратора является показателем неоднородности потока, проходящего в данный момент мимо полуразрезных цилиндрических металлических электродов.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубопровод, в целом выполненный из металла, содержит участок, выполненный из диэлектрического материала, с установленными на данном участке полуразрезными цилиндрическими металлическими электродами.1. A device for non-contact determination of the homogeneity of the flow of a substance, including electrodes mounted on the outer surface of a pipeline made of dielectric material, a secondary device, characterized in that the electrodes are half-cut metal cylindrical, a signal recorder is used as a secondary device, while half-cut cylindrical metal electrodes are connected to a bridge capacitance meter, the power source of which is a generator, while the course of the latter is connected to the signal recorder, and the constancy of the readings of the recorder indicates the homogeneity of the substance flow, a change in the readings of the recorder is an indicator of the heterogeneity of the flow passing at the moment by half-cut cylindrical metal electrodes. 2. The device according to claim 1, characterized in that the pipeline, generally made of metal, contains a section made of dielectric material, with half-cut cylindrical metal electrodes mounted on this section.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам исследования или анализа материалов с помощью электрических, электрохимических или магнитных средств путем измерения электрической емкости в трубопроводах нефтяной промышленности (пунктах добычи нефти, нефтеперерабатывающих заводах, нефтебазах).The utility model relates to measuring equipment, namely, devices for the study or analysis of materials using electrical, electrochemical or magnetic means by measuring the electric capacity in pipelines of the oil industry (oil production sites, oil refineries, oil depots).

Из существующего уровня техники известен патент на изобретение №2390766, опубл. 27.05.2010 г. «Способ и устройство для определения режима течения газожидкостного потока». Через устройство, состоящее из шести горизонтальных слоев пластинчатых электродов, расположенных вдоль трубопровода, проходит газожидкостный поток. В случае наличия пузырьков воздуха диэлектрическая проницаемость смеси жидкость-газ уменьшается пропорционально объемному содержанию воздуха в жидкости. Проходя через соответствующий слой электродов, эта смесь вызывает изменение емкости между пластинами электродов, величина которой измеряется и передается на вторичный прибор.From the existing level of technology known patent for the invention No. 2390766, publ. 05/27/2010, "Method and device for determining the flow regime of a gas-liquid stream." A gas-liquid flow passes through a device consisting of six horizontal layers of plate electrodes located along the pipeline. In the case of air bubbles, the dielectric constant of the liquid-gas mixture decreases in proportion to the volumetric air content in the liquid. Passing through the corresponding electrode layer, this mixture causes a change in capacitance between the electrode plates, the value of which is measured and transmitted to the secondary device.

Недостатком данного изобретения является то, что определение режима течения потока происходит в контакте с исследуемым веществом. При взаимодействии электродов с потоком вещества может увеличиться погрешность измерения, возникнуть неточность определения.The disadvantage of this invention is that the determination of the flow pattern occurs in contact with the test substance. When the electrodes interact with the flow of matter, the measurement error may increase, and inaccuracy of determination may occur.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является патент на изобретение №2383885, опубл. 10.03.2010 г.«Способ электроемкой влагометрии водонефтяной эмульсии в потоке и устройство для его осуществления». Устройство представляет собой многоэлектродный емкостной преобразователь, определяющий наличие сред на основе электроемкостной влагометрии. Недостатком является сложность конструкции, проведения вычислений и высокая чувствительность элементов.Closest to the claimed technical solution is the patent for the invention No. 2383885, publ. 03/10/2010, "The method of electro-intensive moisture measurement of oil-water emulsion in the stream and a device for its implementation." The device is a multi-electrode capacitive transducer that determines the presence of media based on electro-capacitive moisture measurement. The disadvantage is the complexity of the design, calculations and high sensitivity of the elements.

Задача, на решение которой направлена заявляемая модель, заключается в создании устройства, позволяющего осуществить бесконтактный метод определения однородности потока вещества с высокой точностью измерения.The problem to which the claimed model is directed is to create a device that allows a non-contact method for determining the homogeneity of a substance flow with high measurement accuracy.

Поставленная задача решается за счет того, что заявленное устройство, включает в себя выполненный из диэлектрического материала трубопровод, по которому протекает вещественный поток, при этом на внешней поверхности упомянутого трубопровода установлены полу разрезные цилиндрические металлические электроды, подключенные к мостовому измерителю емкости, источником питания которого является генератор, при этом выход последнего подключен к регистратору сигналов.The problem is solved due to the fact that the claimed device includes a pipeline made of dielectric material through which a material stream flows, while on the outer surface of the said pipe there are installed semi-cut cylindrical metal electrodes connected to a bridge capacitance meter, the power source of which is generator, while the output of the latter is connected to the signal recorder.

Данное устройство реализуется за счет косвенного определения значения диэлектрической проницаемости среды по значению силы тока, протекающего через электропроводную среду. В основу работы прибора положено измерение силы тока высокой частоты, проходящей через мостовый измеритель емкости. При постоянном напряжении генератора сила тока будет пропорциональна общей электропроводности мостового измерителя емкости. Постоянство показаний регистратора при измерении будет свидетельствовать об однородности потока вещества, а изменение показаний регистратора является показателем неоднородности потока проходящего в данный момент мимо полу разрезных цилиндрических металлических электродов.This device is implemented by indirectly determining the dielectric constant of the medium by the value of the current flowing through the electrically conductive medium. The device is based on the measurement of high-frequency current passing through a bridge capacitance meter. With a constant voltage of the generator, the current strength will be proportional to the total conductivity of the bridge capacitance meter. The constancy of the registrar’s readings during measurement will indicate homogeneity of the substance flow, and a change in the recorder’s readings is an indicator of the heterogeneity of the flow of split cylindrical metal electrodes passing by the floor at the moment.

Примером использования является установка полу разрезных металлических цилиндрических электродов на поверхности диэлектрического трубопровода приемо-раздаточных патрубков, на выходе из резервуара, на входном трубопроводе на промысле и т.д.An example of use is the installation of semi-cut metal cylindrical electrodes on the surface of the dielectric conduit of the distribution pipes, at the outlet of the reservoir, at the inlet piping in the field, etc.

Полезная модель поясняется чертежами, иллюстрирующие частный метод выполнения:The utility model is illustrated by drawings illustrating a particular implementation method:

На фиг. 1 общий вид устройства.In FIG. 1 general view of the device.

На фиг. 2 лабораторная модель устройства.In FIG. 2 laboratory model of the device.

На фиг. 3 результаты показаний измерения.In FIG. 3 measurement results.

Устройство состоит из выполненного диэлектрического материала трубопровода 1, по которому протекает вещественный поток 2, полу разрезных цилиндрических металлических электродов 3, установленных на внешней поверхности трубопровода, мостового измерителя емкости 4, подключенный двумя диодными цепочками 7 с генератором 5 и регистратора сигналов 6.The device consists of a dielectric material of a pipeline 1 through which a material stream 2 flows, a semi-cut cylindrical metal electrodes 3 mounted on the outer surface of the pipeline, a bridge capacitance meter 4 connected by two diode chains 7 with a generator 5 and a signal recorder 6.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

Генератор 5 является источником электромагнитной энергии, которая служит для питания мостового измерителя емкости 4, представляющий собой емкостную ячейку, соединенная двумя диодными цепочками 7 с генератором 5. В свою очередь мостовой измеритель емкости 4 подключен к полу разрезным цилиндрическим металлическим электродам 3, установленным на трубопровод 1 из диэлектрического материала. Высокочастотные колебания с генератора 5 поступают на мостовой измеритель емкости 4, после которого выпрямляются первым диодом 7 и измеряются с помощью измерительного прибора - регистратора сигналов 6. Для повышения чувствительности измерения начальный ток компенсируется обратным током от дополнительного второго диода 7.The generator 5 is a source of electromagnetic energy, which serves to power the bridge capacitance meter 4, which is a capacitive cell connected by two diode circuits 7 to the generator 5. In turn, the capacitance bridge meter 4 is connected to the floor by a split cylindrical metal electrode 3 mounted on the pipeline 1 from dielectric material. High-frequency oscillations from the generator 5 are fed to a bridge capacitance meter 4, after which they are rectified by the first diode 7 and measured using a measuring device, a signal recorder 6. To increase the measurement sensitivity, the initial current is compensated by the reverse current from the additional second diode 7.

Измерения производились при температуре окружающего воздуха 20±3°C, атмосферном давлении 101325 Па =760 мм рт. ст. В лабораторных условиях проводятся исследования при стационарном положении вещественного потока. В цилиндр помещается 100 мл воды и 100 мл нефти, снимаются показания силы тока по регистратору сигналов 6, в зависимости от положения полу разрезных металлических цилиндрических электродов 3 по шкале измерения 8, при этом меняя диапазоны частот тока. Результаты измерений представлены на графике (Фиг. 3). За точку отсчета берется дно цилиндра, по оси OX берется значение высоты уровня сред, по оси OY - значение силы тока. Из графика 3 видно, что выпрямленное значение силы тока возрастает с перемещением границы раздела нефть-вода или, что то же самое, с изменением однородности потока вещества в трубопроводе.The measurements were carried out at an ambient temperature of 20 ± 3 ° C, atmospheric pressure 101325 Pa = 760 mm RT. Art. In laboratory conditions, studies are carried out with the stationary position of the material flow. 100 ml of water and 100 ml of oil are placed in the cylinder, the current strength is recorded on the signal recorder 6, depending on the position of the semi-cut metal cylindrical electrodes 3 on a measurement scale of 8, while changing the frequency ranges of the current. The measurement results are presented in the graph (Fig. 3). The bottom of the cylinder is taken as the reference point, the value of the height of the medium level is taken along the OX axis, and the current value is taken along the OY axis. From graph 3 it is seen that the rectified value of the current strength increases with the displacement of the oil-water interface or, which is the same thing, with a change in the homogeneity of the substance flow in the pipeline.

Таким образом, заявленное устройство с высокой точностью показывает однородность потока вещества в трубопроводе. Устройство отличается простотой конструкции. Для использования не требуется высокая квалификация персонала. Устройство мобильно, что позволяет его использовать в лабораторных исследованиях.Thus, the claimed device with high accuracy shows the uniformity of the flow of substances in the pipeline. The device is simple in design. For use does not require highly qualified personnel. The device is mobile, which allows it to be used in laboratory research.

Claims

1. A device for non-contact determination of the homogeneity of the flow of a substance, including electrodes mounted on the outer surface of a pipeline made of dielectric material, a secondary device, characterized in that the electrodes are half-cut metal cylindrical, a signal recorder is used as a secondary device, while half-cut cylindrical metal electrodes are connected to a bridge capacitance meter, the power source of which is a generator, while the course of the latter is connected to the signal recorder, and the constancy of the readings of the recorder indicates the homogeneity of the substance flow, a change in the readings of the recorder is an indicator of the heterogeneity of the stream passing at the moment by half-cut cylindrical metal electrodes.

2. The device according to p. 1, characterized in that the pipeline, generally made of metal, contains a section made of a dielectric material with half-cut cylindrical metal electrodes installed in this section.