Устройство для измерения плотности жидкости

Авторы патента:

Романов Анатолий Геннадьевич (RU)

Овчинников Алексей Карпович (RU)

Ежов Борис Алексеевич (RU)

G01N9/26 - путем измерения разности давлений

Владельцы патента RU 2418287:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" (RU)

Изобретение относится к устройству и служит для определения концентрации азотной кислоты, тяжелых элементов и других веществ в технологических растворах радиохимического производства в аппаратах без избыточного давления при переработке отработанного ядерного топлива по значению измеренной плотности раствора. Устройство для измерения плотности жидкости содержит барботажный датчик в составе двух разновысотных трубок. Также устройство содержит задатчик расходов воздуха, два компенсационных сосуда и дифманометр. При этом из компенсационных сосудов исключены барботажные трубки, нижние части сосудов соединены напрямую с измерительными камерами дифманометра, а давления воздуха от барботажных трубок рабочего датчика подаются в верхние части компенсационных сосудов. Кроме того, трубки, соединяющие компенсационные сосуды со входами в измерительные камеры дифманометра, связаны между собой через уравнительный вентиль. Техническим результатом изобретения является увеличение надежности работы и временной стабильности плотномера. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области измерений плотности жидкости в технологических аппаратах без избыточного давления и может быть использовано для определения концентрации азотной кислоты, тяжелых элементов и других веществ в технологических растворах радиохимического производства при переработке отработанного ядерного топлива.

Известно устройство (см. фиг.1) измерения плотности жидкости в аппаратах без избыточного давления [И.П.Глыбин. Автоматические плотномеры. Киев, “Техника”, 1965 г., стр.82, рис.42; С.С.Кивилис. Плотномеры. Москва, “Энергия”, 1980 г., стр.212, рис.8-86; Ф.Л.Гильдин и др. Гидростатический плотномер. А.С. СССР №516943, G01N 9/28], содержащее барботажный (“пузырьковый”) датчик в виде двух барботажных разновысотных трубок 1 и 2, погруженных в контролируемую жидкость, задатчик расходов воздуха 3 и дифманометр 4. Минусовая трубка датчика 2 подключена к задатчику расходов воздуха и дифманометру через компенсационный сосуд 5.

Основная задача применения компенсационного сосуда - скомпенсировать часть перепада рабочего датчика, которая определяется растворителем, чтобы на дифманометр подавался перепад давлений, зависящий только от концентрации интересующего компонента.

В компенсационном сосуде размещена барботажная трубка 6. Жидкость в сосуде малоиспаряющаяся (для сохранения уровня рабочей жидкости) со стабильной во времени плотностью с тем, чтобы максимально зафиксировать перепад давления воздуха, формируемый компенсационным сосудом. Точность поддержания перепада в датчике компенсационного сосуда не хуже точности поддержания перепада, формируемого рабочим датчиком.

Глубина погружения барботажной трубки в компенсационном сосуде выбирается такой, чтобы скомпенсировать ту часть перепада давлений воздуха в рабочем датчике, которая определяется растворителем, и в итоге на дифманометр подается результирующий перепад от системы “рабочий датчик-компенсационный сосуд”, соответствующий только концентрационной составляющей плотности.

Недостатком известного устройства является то, что на длительный период в данном устройстве застабилизировать уровень рабочей жидкости в компенсационном сосуде не удается из-за неизбежного уноса рабочей жидкости барботирующим воздухом. В лучшем случае стабильный компенсационный перепад удается сохранить несколько дней (межпроверочный интервал). Поэтому данное устройство не получило большого распространения.

Более предпочтительно устройство [И.П.Глыбин. Автоматические плотномеры. Киев, “Техника”, 1965 г., стр.79, рис.39].

Оно является прототипом заявляемого устройства, наиболее близко к нему по конструкции и показано на фиг.2.

Здесь два компенсационных сосуда 5 и 7 с барботажными трубками. Через компенсационные сосуды к задатчику расходов воздуха 3 подключаются как минусовая 2, так и плюсовая 1 трубки рабочего датчика. Разность глубин погружения пневмотрубок 6 и 8 в рабочие жидкости компенсационных сосудов подбирается таким образом, чтобы разность перепадов, формируемых сосудами, была точно равна доле перепада рабочего датчика, соответствующей растворителю, и направлена встречно ей.

Межпроверочный интервал при обслуживании данного устройства доведен до нескольких недель, так как уносы рабочей жидкости в сосудах при одинаковых расходах воздуха практически одинаковы и уровни жидкости в сосудах уменьшаются синхронно. Разность перепадов компенсационных сосудов, вычитаемую из перепада рабочего датчика, как часть, соответствующую растворителю, удается поддерживать постоянной в течение гораздо большего промежутка времени. Временная стабильность устройства существенно возрастает. Межпроверочный интервал устройства при его обслуживании увеличивается в несколько раз по сравнению с представленным на фиг.1.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, являлось дальнейшее увеличение надежности работы и временной стабильности устройства и, как следствие, еще большее увеличение длительности межпроверочного интервала.

Поставленная задача решается в заявляемом устройстве исключением барботажных трубок из компенсационных сосудов прототипа, что предотвращает унос рабочей жидкости, и подключением нижних частей сосудов к измерительным камерам дифманометра с подачей рабочих жидкостей сосудов непосредственно в камеры.

Конструкция предлагаемого устройства представлена на фиг.3.

Как и в прототипе, к задатчику расходов воздуха 3 подключены минусовая 2 и плюсовая 1 трубки рабочего датчика.

Вблизи дифманометра 4 установлены вертикально жестко связанные между собой два сосуда 5 и 6 с одинаковыми внутренними диаметрами, заполненные рабочей жидкостью. Нижние части сосудов соединены со входами измерительных камер дифманометра. Измерительные камеры дифманометра расположены заведомо ниже сосудов, чтобы исключить создание «воздушных» мешков и пробок.

Воздушные пространства верхних частей сосудов подсоединены к плюсовой и минусовой барботажным трубкам 1 и 2 датчика плотномера. В каждой из измерительных камер дифманометра действует сумма двух давлений: давление гидростатического столба жидкости сосуда и давление барботажной трубки датчика. Таким образом, на входе дифманометра действует результирующий перепад давлений воздуха, являющийся разностью этих суммарных перепадов.

Уровни заполнения сосудов жидкостью таковы, что разница давлений гидростатических столбов жидкости в сосудах в точности равна доле перепада давлений рабочего датчика плотномера, соответствующей растворителю, и направлена встречно ей. На диафрагму дифманометра действует перепад давлений воздуха, соответствующий только концентрационной составляющей измеряемой плотности жидкости.

Конструкция и соединения сосудов таковы, что исключают создание «воздушных» мешков и пробок в камерах дифманометра и на коммуникациях от сосудов к камерам.

Компенсационные сосуды заполнены малоиспаряющейся жидкостью. При отсутствии такой жидкости допустимо использование воды. Даже с водой при отсутствии уноса межпроверочный интервал плотномера должен увеличиться по сравнению с известным устройством на порядок и достигнуть нескольких месяцев.

Главным отличием предлагаемого устройства от известного и преимуществом перед ним является то, что с исключением барботажных трубок из компенсационных сосудов устранен существенный источник нестабильности работы компенсационных сосудов - унос рабочей жидкости из сосудов. Это позволяет застабилизировать уровни жидкости в сосудах во много раз и увеличить длительность межпроверочного интервала на порядок.

В процессе работы над новым устройством был введен в его конструкцию еще один отличительный элемент - уравнительный вентиль 7 (фиг.3).

Уравнительный вентиль подключен к нижним частям компенсационных сосудов ниже уровней рабочей жидкости.

Он переводится в открытое состояние в момент, когда в аппарате, в котором установлен датчик плотномера, находится один растворитель без растворенного вещества.

Жидкость перетекает из одного компенсационного сосуда в другой сосуд до полного уравнивания давлений в измерительных камерах дифманометра (то есть до тех пор, пока в них не установится гидростатический баланс, так называемый “концентрационный нуль”). Перепад давлений от разницы в высотах гидростатических столбов жидкости в компенсационных сосудах в этот момент в точности равен перепаду от рабочего датчика, помещенного в растворитель, и направлен встречно ему. Суммарный перепад, фиксируемый дифманометром, будет равен нулю. После окончания переходного процесса уравнительный вентиль закрывается.

Эта операция «подстройки концентрационного нуля» предлагаемого устройства эквивалентна операции проверки нуля стандартных дифманометров. Там также применяется уравнительный вентиль. Ряд стандартных дифманометров при выпуске из производства конструктивно снабжается таким вентилем.

Опытный образец предлагаемого устройства был разработан, изготовлен и испытан на стенде.

Начало опытной эксплуатации предлагаемого устройства показало, что его надежность и временная стабильность существенно увеличились и можно рассчитывать на увеличение межпроверочного интервала до 10 месяцев непрерывной работы, что на порядок превысит длительность межпроверочного периода известного устройства.

1. Устройство для измерения плотности жидкости, содержащее барботажный датчик в составе двух разновысотных трубок, задатчик расходов воздуха, два компенсационных сосуда и дифманометр, отличающееся тем, что из компенсационных сосудов исключены барботажные трубки, нижние части сосудов соединены напрямую с измерительными камерами дифманометра, а давления воздуха от барботажных трубок рабочего датчика подаются в верхние части компенсационных сосудов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубки, соединяющие компенсационные сосуды со входами в измерительные камеры дифманометра, связаны между собой через уравнительный вентиль.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для покомпонентного измерения потока нефти, который, как правило, дополнительно содержит свободный газ и воду, а также может быть использовано при измерениях газовых потоков в магистральных газопроводах, двухфазных потоков в различных областях промышленности, для замера трудно учитываемых жидкостей, например глинистые и цементные растворы.

Способ измерения плотности // 2398213

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам измерения плотности твердой фазы гетерогенных систем (сыпучие материалы, тканые и нетканые материалы, пористая фильтрующая керамика, газонаполненные пластмассы (поропласты) и др.), и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Способ определения объема и плотности частиц грунта и устройство для его осуществления // 2397474

Изобретение относится к стройиндустрии, в частности к способам оценки качества твердых неорганических материалов, преимущественно имеющих мелкопористую структуру, и может быть использовано в строительстве, геологии и минералогии.

Скоростной плотномер и массовый расходомер // 2393433

Способ определения физических свойств жидкости // 2391646

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам контроля поверхностного натяжения и плотности жидкости, и может найти применение в различных отраслях промышленности, таких как нефтяная, химическая, микробиологическая, пищевая и др.

Плотномер-расходомер жидких сред // 2378638

Плотномер-расходомер жидких или газообразных сред // 2359247

Изобретение относится к области измерения параметров жидкости или газа непосредственно в потоке и может найти применение в нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Газовый плотномер (варианты) // 2350925

Изобретение относится к области анализа материалов путем определения их плотности и может быть использовано на тепловых электростанциях и других промышленных предприятий в качестве прибора для контроля качественных характеристик топливного газа.

Плотномер жидких или газообразных сред // 2348918

Способ определения расхода двухфазной смеси // 2339006

Изобретение относится к расходоизмерительной технике паро-газожидкостных смесей и может использоваться при определении расхода двухфазной смеси при исследовании аварийных режимов на крупномасштабных стендах.

Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе // 2452935

Изобретение относится к измерительной системе для измерения плотности среды, являющейся изменяющейся в отношении термодинамического состояния, в частности, по меньшей мере, частично сжимаемой, протекающей в технологическом трубопроводе, таком как технологическая магистраль или труба, вдоль оси потока в измерительной системе

Способ определения содержания конденсата в пластовом газе // 2455627

Изобретение относится к области исследований газоконденсатных разведочных и эксплуатационных скважин

Способ определения плотности жидкости в скважине // 2544882

Изобретение относится к теории и практике эксплуатации нефтедобывающих скважин с помощью глубинно-насосного оборудования и может использоваться в нефтяной промышленности как способ определения плотности жидкости в межтрубном пространстве действующей скважины. Способ реализуется тем, что давление в зоне глубинного насоса определяют по стационарному датчику, а давление на газожидкостном разделе в межтрубном пространстве РГЖР определяют расчетным путем по формуле Лапласа-Бабинэ при наличии информации по температуре и коэффициенту сверхсжимаемости z. При отсутствии этих данных по скважине необходимое давление РГЖР рассчитывают по аналогии с жидкой фазой, а именно - как сумму устьевого давления и дополнительного давления, создаваемое столбом газа от устья до уровня жидкости. Искомую плотность жидкости определяют исходя из полученных значений давления в зоне насоса и газожидкостного раздела. Техническим результатом является обеспечение возможности получать информацию с необходимой частотой, а также снижение стоимости работ по получению информации о плотности жидкости в межтрубном пространстве. 1 ил.

Способ определения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения при малых дыханиях резервуаров // 2561660

Изобретение относится к области хранения и транспортировки нефти и нефтепродуктов. Способ оценки количественных потерь нефти и нефтепродуктов от испарения при малых дыханиях резервуара, оборудованного дыхательным клапаном, заключается в контроле над изменением избыточного давления в резервуаре и предусматривает регистрацию значения избыточного давления, атмосферного давления, средних значений температуры газового пространства в резервуаре, определение изменений массовой концентрации углеводородов в газовом пространстве резервуара, определение массовых потерь от испарения при вытеснении обогащенной парами углеводородов по определенным формулам. Обеспечивается повышение точности определения массовых потерь. 1 табл., 1 пр.

Способ защиты установки электроцентробежного глубинного насоса // 2573613

Изобретение относится к теории и практике эксплуатации нефтедобывающих скважин с помощью установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) и может использоваться в нефтедобывающей промышленности. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности защиты установки электроцентробежного насоса. Способ защиты установки электроцентробежного глубинного насоса заключается в отключении электропитания погружного электродвигателя установки при показании датчика глубинной телеметрии, равном или ниже определенной заданной величины. Один датчик давления устанавливают на приеме электроцентробежного насоса (ЭЦН), второй датчик давления устанавливают в межтрубном пространстве на устье скважины. Величину Pмин - давления датчика, при котором и ниже которого отключается работа ПЭД, рассчитывают в постоянном режиме времени как сумму двух давлений: давления столба жидкости над датчиком Pгидро и давления газа над газожидкостным разделом (динамическим уровнем) PГЖР: Pмин=Pгидро+PГЖР, причем величина PГЖР определяется расчетным путем исходя их показаний второго - устьевого датчика давления, а давление Pгидро задается постоянной величиной исходя из скважинных условий и характеристик глубинного насоса. 1ил., 1 табл.

Устройство для измерения плотности и уровня жидкости // 2604477

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах измерения параметров жидких сред, например, в химической, нефтяной и других отраслях промышленности, где требуется учет количества жидкости (масса, объем), хранящейся в резервуарах. Устройство для измерения плотности и уровня жидкости содержит дифманометр, который соединен плюсовой камерой с трубой, погруженной в контролируемую среду, а минусовой камерой - со свободным от жидкости пространством резервуара, двухпоплавковый датчик уровня, измерительный элемент которого установлен внутри трубы, а сама труба выполнена в виде колокола с расширением в нижней его части (далее - колокол). Первый поплавок датчика уровня охватывает колокол снаружи, а второй поплавок находится под колоколом в расширенной его части на измерительном элементе датчика уровня. Измерительный элемент датчика уровня и колокол герметично соединены в верхней части колокола, при этом между ними присутствует зазор, позволяющий передавать воздействие гидродинамического давления в плюсовую камеру дифманометра, герметично соединенную с колоколом. Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение конструкции устройства, обеспечивающего оперативный контроль средней плотности жидкости в резервуаре с помощью простой технологии процесса измерений. 1 ил.

Определение характеристики текучей среды для многокомпонентной текучей среды с сжимаемыми и несжимаемыми компонентами // 2604954

Предусмотрен способ определения характеристик текучей среды для многокомпонентной текучей среды. Способ включает в себя этап измерения первой плотности, ρ1, многокомпонентной текучей среды, содержащей один или более несжимаемых компонентов и один или более сжимаемых компонентов в состоянии первой плотности. Способ дополнительно включает в себя этап регулировки многокомпонентной текучей среды из состояния первой плотности в состояние второй плотности. Затем вторая плотность, ρ2, многокомпонентной текучей среды измеряется в состоянии второй плотности, и определяются одна или более характеристик текучей среды по меньшей мере одного из сжимаемых компонентов или несжимаемых компонентов. Причем пропорция одного или более несжимаемых компонентов и одного или более сжимаемых компонентов в потоке многокомпонентной текучей среды является, по существу, одинаковой при состоянии первой плотности и состоянии второй плотности. Технический результат - улучшение измерений. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ измерения вертикального профиля плотности морской воды и устройство для его осуществления // 2631017

Изобретение относится к области экспериментальной океанографии, предназначено для непосредственного измерения вертикальных профилей плотности, температуры и скорости течения в море и может быть использовано в промышленности и на транспорте для определения тех же параметров в жидких средах, а также для контроля загрязнений морской воды. Согласно заявленному способу в море погружают трубку, у которой нижнее отверстие открыто, а верхнее присоединено к компрессору воздуха, которым осуществляют управляемое нагнетание-стравливание воздуха в трубке в заданном диапазоне давления. Фиксируют относительно вертикали положения уровней z1 и z2 воды в трубке, измеряют разносное давление внутри трубки и атмосферного на уровнях z1 и z2 соответственно P(z1) и P(z2) при ускорении свободного падения g, и рассчитывают среднюю плотность слоя воды между уровнями z1 и z2 по выражению: Согласно заявленному устройству оно содержит погруженную вертикально в море трубку, у которой нижнее отверстие открыто, а верхнее присоединено к управляемому компрессору воздуха и датчику разницы давлений воздуха внутри трубки и атмосферного, выход которого подключен к одному из входов блока электроники, к двум другим входам которого подключены соответственно первый распределенный термопрофилемер, уложенный вдоль трубки внутри ее, и второй распределенный термопрофилемер, уложенный вдоль трубки снаружи ее. Выход блока электроники подключен к процессору, выход управления которого соединен с входом управляемого компрессора воздуха. При этом трубка преимущественно выполнена жесткой. Техническим результатом заявленных способа и устройства является простота и надежность их эксплуатации и широкая область применения, а также высокая точность измерения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для измерения параметров жидких сред в трубопроводе // 2632999

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения ряда параметров жидких сред в потоке трубопровода. Заявленное устройство содержит измерительную колонку, выполненную в виде двух коаксиальных, установленных с кольцевым зазором вертикальных труб - с внешней трубой и внутренней трубой, датчик разности давления, установленный в верхней части измерительной колонки, два датчика разности давления, установленные в нижней части измерительной колонки, датчик давления и датчик температуры измеряемой жидкости, импульсные трубки с «эталонной» жидкостью, а также регистрирующий блок. Измерительная колонка снабжена дополнительным датчиком разности давления, точки отбора давления которого разнесены между собой по высоте L, а точки отбора давления датчиков разности давления, установленных в нижней части измерительной колонки, разнесены между собой по высоте ΔН. Датчики разности давления, датчик давления и температуры измеряемой жидкости размещены на внешней вертикальной трубе измерительной колонки и соединены с регистрирующим блоком, который снабжен программой для расчета параметров, таких как плотность, скорость, расход, давление и вязкость измеряемой жидкости согласно прилагаемым формулам. Технический результат - повышение точности измерения плотности измеряемой жидкости и расширение функциональной возможности устройства. 1 ил.

Устройство для измерения параметров газожидкостной смеси, добываемой из нефтяных скважин // 2634081

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения параметров газожидкостной смеси, добываемой из нефтяных скважин. Заявленное устройство содержит измерительную колонку с вертикальной ветвью, снабженной первым датчиком разности давления и датчиками абсолютного давления и температуры измеряемой жидкости, и ветвь измерительной колонки, содержащую участок калиброванного трубопровода длиной L1 меньшего диаметра D1 и участок калиброванного трубопровода длиной L2 с резким расширением его диаметра D2 в выходном патрубке, снабженный вторым датчиком разности давления. Ветвь измерительной колонки на участке калиброванного трубопровода длиной L1 снабжена третьим датчиком разности давления, а вертикальная ветвь измерительной колонки диаметром D снабжена четвертым датчиком разности давления. Кроме того, на вертикальной ветви измерительной колонки установлен сосуд с «эталонной» жидкостью, поддерживающей постоянный уровень высот столбов «эталонной» жидкости h1 и h2 в импульсных трубках, а на входе вертикальной ветви измерительной колонки установлена струевыпрямительная решетка. При этом все измерительные датчики соединены с регистрирующим блоком с заложенной программой для определения плотности, скорости потока, вязкости, количества массы воды, нефти, газа измеряемой газожидкостной смеси по прилагаемым формулам. Технический результат - повышение точности измерения плотности измеряемой газожидкостной смеси и расширение функциональных возможностей устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.