Устройство для градуировки скважинных термопреобразователей

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ СКВАЖИННЫХ ТБРМОПРЁОБРАЗОВАТЕЯВЙ, содержсидее теплоизолированный полый цилиндр, выполненный из теплопроводящего материала, с равномерно нгц4отанным на нем нагревателем и датчиком темпераФУры, расположенным в теле теплоизолированного полого цилиндра , два теплоизолированных экранирумцих элеьюнта из теплопроводящего материала, установленные через теплоизоляционные прокладки на соответствующих торцах.теплоизолированного полого 1шлиндра, и датчики температуры теплсжзолиррванных экранирующих элементов, отличающеес я тем, что, с целью сокршг ения времени стабилизации температуры устройства , экранируюсф1е .элементы выполнены в виде полых полушарий, тегшоизопирукщий спой которых расположен концентрично экранирующим элементам. 2. Устройство по п,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что датчики температуры экргширующнх элементов установлены на сферической поверхности .полых полушарий.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Ш»»»»»

PKQAVNlHH

ЗЩ1 G 05. 9 23 30 (3

ОПИСАНИЕ И3()ЬРЕТЕНИЙ,::

:я

»

)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

»" » П» (21) 3434293/18- 24 (гг) 3О.О4.82 (46) 15 12 83» Бюл» В 46 (72) Л.И»Котельников (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой гео» физики (53) 621.555(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3292940/18-24, кл. G 05 D 23/3О, 1981

2. Черняева Л.И. н Дудник В.Д.

Трубчатая электропечь прецизиойного нагрева. - Сб. "Технология и организация производства", 1972, В 3, Ки» ев, с. 113-114 (прототип) ° (54)(57) 1 ° УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ СКВАЖИННЫХ ТЕРИОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЯ, содержащее теплоиэолированиый полый цилиндр, выполненный из теплопроводящего материала, с равномерно намоSU„„101 1 А таиным на нем нагревателем н датчиком -температуры, расположенным в теле теплоизолированного полого цилиндра, два теплоизолированных экранирующих элемента из теплопроводящего материала, установленные через теплоизоляционные прокладки на соответствующих торцах.теплонзолированного полого цилиндра, и датчики температуры теплоизолированных экранирующих элементов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью сокращения времени стабилизации температуры уст° ройства, экранирующие,элементы выполнены в виде полых полушарий, теплонэолирукщий слой которых расположен концентрично экранирующим элементам. Я

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что датчики температуры экранирующих элементов установлены на сферической поверхности ,полых полушарий.

1061118 ние теплоемкость экранных цилиндров, необходимо уменьшить их массу в 20100 раз. Этот вывод следует из реше-. ния дифференциального уравнения теплопроводности для системя центральный цилиндр -, экранные цилиндры.

Однако применение этого метода вызывает потерю точности компенсации тепловых потерь с торцов центрального цилиндра, т.е. приводит к повышению градиента температуры в рабочей камере и увеличению погрешности градуировки. Причиной умен;ьшения точности компенсации тепловых потерь при малой длине экранных цилиндров является неоднородность теплового потока на боковой поверхности центрального цилиндра вблизи его торцов, приводящая к охлаждению торцовых зон центрального цилиндра даже при полной компенсации тепловых потерь с торцовых поверхностей центрального цилиндра. Линки теплового потока с боковой поверхности вблизи торцов цилиндра искривляются. Это является следствием неоднородности теплового потока с поверхности коротких экранных цилиндров, а также неоднородности их обогрева.

Таким образом, применение метода уменьшения длины экранных цилиндров приводит к увеличению погрешности градуировки, затрудняет настройку системы регулирования электропечи.

Целью изобретения является сокраФ щение времени стабилизации заданной температуры в рабочей камере, не приводящее к необходимости повышения чувствительности измерительной аппаратуры, к уменьшению точности градуировки или к усложнению конст рукции электропечи.

Изобретение отнрсится к иэмери тельной технике, конкретнее к устрой- ствам для градуировки преобразователей температуры в электропечах с цилиндрической рабочей камерой.

Известно устройство для градуиров- 5 ки скважинных термопреобраэователей, содержащее центральный цилиндр (рабочую камеру )с равномерно размещенным на нем нагревателем и два экранных цилиндра, установленные на проти- 10 воположных торцах центрального цилиндра, снабженные нагревателями, и датчики температуры в теле экранных и центрального цнлиндров. Сокращение времени стабилизации температуры достигается тем, что экранные цилиндры установлены на направляющей с возможностью перемещения относительно центрального цилиндра, т.е. используется принцип изменяющейся толщины теплоиэоляционной прокладки.

В процессе разогрева и установления температуры толщина прокладки близка к нулю, а в процессе термостатирования толщина прокладки увеличена (1).

Недостатком этого решения является сложность конструкции. Кроме того, время стабилизации температуры в осевом направлении при испытании длинных преобразователей достаточно велико.

Наиболее близким к изобретению является устройство., содержащее центральный толстостенный полый цилиндр из красной меди и короткие медные экранные цилиндры, установлен. ные у торцов центрального цилиндра через теплоиэолирующие прокладки.На поверхности медных цилиндров намотаны нагреватели. в телах экранных и 40 центрального цилиндров установлены термопары (2 1., Основным недостатком этого устройства является значительное время стабилизации температуры в осевом нап- 45 равлении. Это вызвано как значительным термическим сопротивлением прокладки между торцами цилиндров, так и значительной длиной и теплоемкостью экранных цилиндров. Теплоизоляционные 50 прокладки между цилиндрами в режиме термостатирования увеличивают чувствительность системы регулирования температуры экранных цилиндров, что повышает однородность температурного 55 поля в центральном цилиндре и упрощает систему регулирования. Поэтому нецелесообразно ликвидировать или уменьшать толщкну этих прокладок.

Другим возможным методом, позволяющим уменьшить время стабилизации температурй в осевом направлении, является уменьшение длины и массы экранных цилиндров. Причем для того, чтобы на продолжительность стабилизации практически не оказывала влняПоставленная цель достигается тем, что в устройстве для градуировки скважинных термопреобразователей; содержащем теплоизолированный полый цилиндр, выпоиненный из теплопроводящего.материала с равномерно намотанным на нем нагревателем и датчиком температуры, расположенным в теле теплоизолированного полого цилиндра, два теплоиэолированных экранирующих элемента из теплопроводящего материала, установленные через теплоизоляционные прокладки на соответствующих торцах теплоизолированного полого цилиндра, и датчики температуры теплоизолированных экранирующих элементов, экранирующие элементы выполнены в виде полых полушарий, теплоизолирующий слой которых расположен концентрично экранирующим элемент ам.

Кроме того, датчики температуры экранирующих элементов установлены на сферической поверхности полых полушарий.

1061118

На чертеже схематически изображено устройство для градуировки скважинных термопреобразователей, общий вид. устройство содержит толстостенный теплоизолированный полый цилиндр 1 из мягкого алюминиевого сп; ава и два теплоизолнрованных экранирующих элемента 2 из мягкого алюминия, укрепленных около торцов цилиндра 1.

Между цилиндром 1 и экранирующими элементами 2 установлены прокладки

3 иэ стекловолокна. На цилиндр 1 равномерно намотан нагреватель Я иэ нихромового провода, покрытого керамическими бусами. Цилиндр 1 и . элементы 2 окружены слоем теплоизо» ляцин 5. B теле цилиндра 1 установлен датчик температуры 6.

Каждый из экранирующих элементов

2 выполнен в виде полых полушарий.

Наружная поверхность теплоизоляции элементов 2 концентричка их сфери" ческой поверхности.

Элементы 2 со слоем теплоизоляции 5 прикреплены к асбоцементным флакцам 7, установленным на цилиндре 1.

В полости каждого из экранирукщих элементов 2 установлен нагреватель

8, а к наружной сферической поверхности-стенки прижат датчик темпера, туры 9 (термопара или поверхностный термометр сопротивления };

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы в отверстиЕ цилиндра 1 вставляют скваиинный тврмопреобразователь. Нижнюю часть полости цилиндра при этом наполняют кремнийорганической жидкостью или маслом для улучшения теплообмена с поверхности чувствительного элемен-. та. Во время форсированного разогрева цилиндра 1 для регулирования температуры экранирующих элементов

2 используют выходные сигналы датчиков 9. При достижении заданного значения температуры в цилин"дре 1 нагреватели 8 подключают к выходной цепи регулятора температуры цилиндра 1. Настройку теплового режима нагревателей 8 производят

5 во время пусконаладочных работ, используя выходные сигналы датчиков

9. Для нормальной работы устройства температура стенок экранирующнх элементов 2 должна быть равна темпера10 туре цилиндра 1, с погрешностью около + f 2-4 )К, Для фораироваккого охлаждения цилиндра 1 через продольные пазы на наружной поверхности цилиндра 1 прокачнвают воздух, используя бытовой пылесос

Нредлагаемое устройство позволяет уменьшить время стабилизации темпера20 туры по оси рабочей камеры в 2,5-3 раза по сравнению с прототипом. Этот эффект достигается без усложнения схемы автоматического регулирования.

Кроме того, применение устройства

25 позволяет уменьшить расход цветного .металла и вес термостатирующей установки на 30-40%. На 20-40% сокращается длина рабочей камеры. Уменьшение веса экранирующих элементов позЗ0 валяет в 10-15 раз уменьшить мощность их нагревателей, что упрощае систему автоматического регулирования н управления.

Испытания опытного образца показа5 ли, что время стабилизации температу-. ры при длине рабочей камеры 1 м составляет 25-30 мин, Времй, необходимое для градуировки скважннного преобразователя температуры в 5-6 точках с погрешностью в

40 0,2 К в диапазоне 20-200ОС, составляет около трех часов, что на 2-3 ч меньше, чем при использовании воздушного термостата тьма T-7, предназначенного для градуировки скважинных

45 преобразователей температуры, принятого за базовый образец.

1061118

J Составитель B. Котельников

Редактор С.Тимохина Техред И.Метелева Корректор О.Тигор

Ь

Закаэ 10039/50 Тираж 874 Подписное ! ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытии

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óèãîðáä, ул.Проектная, 4