Способ и ультразвуковое расходомерное устройство для определения коэффициента выбросов со2 факельными газовыми установками

Изобретение относится к химической метрологии, в частности к расходометрии выбросов углекислого газа. Способ для определения коэффициента выбросов СO2 факельными газовыми установками содержит этапы, на которых измеряют скорость звука в факельном газе, регистрируют фракции N2, СO2 и Н2O, вычисляют максимальную скорость звука в факельном газе при допущении, что углеводородная фракция факельного газа состоит только из алканов с длиной цепи i, вычисляют минимальную скорость звука при допущении, что углеводородная фракция факельного газа состоит только из алканов с длиной цепи i+1, варьируют длину цепи i до тех пор, пока измеренная скорость звука не будет находиться между вычисленными минимальной и максимальной скоростями звука, варьируют фракции алканов с найденной длиной цепи i и длиной цепи i+1 до тех пор, пока вычисленная при указанных фракциях скорость звука не будет находиться внутри заданной разницы по отношению к измеренной скорости звука, вычисляют эквивалентную длину цепи, вычисляют коэффициент выбросов. Также способ предполагает итеративный расчет длины цепи и фракций. Расход газа определяют посредством ультразвукового расходомера, за счет измерения разности времени прохождения ультразвуков по потоку и против потока. Плотность факельного газа рассчитывают на основе измеренной скорости звука. Технический результат – повышение точности измерений. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к способу определения коэффициента выбросов CO2 факельными газовыми установками, а также к ультразвуковому расходомерному устройству, посредством которого возможно выполнять указанный способ.

На основании новых директив ЕС (например, директивы 2003/87/EG Европейского парламента и Квот от 26 февраля 2004 года, опубликованных за номером документа K(2004) 130 и изданных в Официальном бюллетене Европейского Союза от L59/1 по L59/74) и частично также национальных директив (например, Норвегии) в обязательном порядке необходимо платить налог на выбросы CO2. Поскольку налоговая нагрузка возрастает в зависимости от того, насколько неточны выбросы CO2, важно непрерывно отслеживать накапливающиеся во времени выбросы CO2 как можно более точно. В частности, ищут решения для установок факельного газа, поскольку измерение CO2, образуемого при сжигании газа (известного также как "факельный газ" или "газ, сжигаемый в факеле"), очень затруднено ввиду того, что горение происходит при открытом пламени.

Содержание CO2 в газе может быть измерено различными способами. Так, для данного измерения используются, помимо прочих способов, инфракрасная спектрометрия с преобразованием Фурье (FTIR), газохроматография и пламенно-ионизационный газовый анализ (FID).

Спектрометрия FTIR представляет собой оптический способ, в соответствии с которым газ облучают инфракрасным светом (с длинами волн от 800 нм до 1 мм) и измеряют поглощение. Длина (длины) волны, которая/которые поглощены, является/являются молекулярно специфичными, причем интенсивность поглощения скоррелирована с молярным содержанием молекулы во всем газе. Данный способ работает только для молекул, которые имеют активные в инфракрасном спектре связи, что распространяется и на CO2.

В применениях для факельного газа возможны две области применения устройства FTIR, а именно - перед пламенем и после пламени. Однако, поскольку в трубопроводах для факельного газа необходимо бороться с сильным загрязнением, оптические решения перед пламенем не являются практичными ввиду того, что после определенного времени эксплуатации находящиеся в непосредственном контакте с газом прозрачные участки больше не являются светопроводящими. Измерение выброса CO2 после пламени связано со значительными затруднениями, поскольку сгоревший газ полностью свободно рассеивается в атмосфере.

В газохроматографии отделяют составные части газовой смеси по их точке кипения и их полярности и измеряют по отдельности. Однако для данного способа характерен недостаток, состоящий в том, что газохроматография представляет собой очень инертный способ, и поэтому прерывное отслеживание невозможно. Кроме этого газовые хроматографы связаны с очень большими расходами на приобретение.

При пламенно-ионизационном газовом анализе (FID) анализируемый газ сжигают в водородном пламени. При помощи ускоряющего напряжения электродом всасывают возникающие ионы, и таким образом возможно измерить ток, пропорциональный общему содержанию углеводородов в газе.

Анализ FID позволяет обнаружить только углеводороды, поэтому устройство должно быть размещено перед пламенем, поскольку после пламени происходит разложение углеводородов. Однако вследствие своего водородного пламени устройство FID не приспособлено для взрывоопасных зон и, следовательно, не подходит для измерений перед рассматриваемым факельным пламенем, в котором фракция метана в газе часто составляет около 90%. Измерение после пламени не рассматривается, поскольку после сгорания в газе больше не содержатся углеводороды, и данное устройство не чувствительно к другим газам.

Все три перечисленных решения имеют общее в том, что на газовом трубопроводе должно быть установлено дополнительное устройство, выполненное для измерения объемного потока для получения накапливающихся во времени выбросов CO2.

Другой уровень техники известен от Фрёйса и других авторов (Материалы "28-й международной конференции по измерению расходов в Северном море, 2010 год", ISBN: 978-1-61782-294-0, издание: Институт энергоресурсов, издание POD (печать по требованию): компания "Курран ассошиэйтс, инк." (Curran Associates, Inc.) (апрель 2011 года), страница 145 "Экономически выгодный подход к расчету коэффициента выбросов CO2 для факельных ультразвуковых измерительных систем", авторы - Джефф Гибсон, Ричард Патон, Паль Ягхо, Кджел-Эйвид Фрёйса, Андерс Халлангер, Эндре Якобсен и Андерс Ловоль Йохансен). В указанной публикации описано, как на основании некоторых входных параметров и определенного расходомерным устройством потока можно определить возникающие при сгорании выбросы CO2, что вкратце описано далее.

Общая масса mCO2 выпускаемого CO2 складывается из CO2, возникающего при сгорании содержащихся в газе углеводородов, и из CO2, уже находящегося в газе:

По руководящим указаниям для отслеживания и отчетности соответствующих выбросов парниковых газов в соответствии с вышеуказанной директивой 2003/87/EG определяют коэффициент е выбросов и коэффициент Ω окисления. Данные коэффициенты показывают меру того, как много CO2 (mCO2) образуется при сгорании количества mFlare газа, причем безразмерный коэффициент Ω окисления указывает на то, какая фракция содержащихся в факельном газе углеводородов сгорает. Величина 1 соответствует полному сгоранию углеводородов до CO2. С достаточной точностью до 0,98 Ω задается пользователями установок.

Данные массовые соотношения могут быть также выражены в молярных фракциях

где fi - фракция i-го углеродного соединения и ni - количество углерода в i-ом углеродном соединении, причем суммирование выполняют по всем углеродным соединениям, имеющимся в факельном газе.

Возникающие в факельном газе углеродные соединения в принципе не известны. Было, однако, отмечено, что ошибка остается приемлемой при допущении, что указанные соединения имеются только в качестве алканов с различной длиной цепи, причем длина цепи, как правило, не превышает 6. Таким образом, по так называемой эквивалентной длине n цепи и по фракции fCH углеводородов может быть вычислена молярная масса MFlare и, следовательно, коэффициент е выбросов. Для эквивалентной длины цепи применяют:

и по этой эквивалентной длине цепи для молярной массы углеводородов (алканов):

Таким образом, может быть вычислена молярная масса факельного газа, содержащего, помимо углеводородов, также фракции азота, диоксида углерода и воды:

Различные фракции fN2, fH2O, fCO2 и fCH=1-(fN2+fH2O+fCO2) получают из эмпирических значений при эксплуатации установки и вводятся пользователем в качестве расчетных величин как параметр перед вычислением. В результате для возникающего при сгорании выбросов е•Ω имеется:

В общей сложности, по времени для общего массового потока , и следовательно для всего выброса CO2 (количество CO2) следует, что:

где представляет собой объемный поток, и - плотность газа. Плотность рассчитывают по известным алгоритмам посредством измеренной скорости звука. Объемный поток измеряют ультразвуковым измерительным устройством. Фракция fCO2 CO2, уже находящегося в газе до горения, известна.

Таким образом, затем можно определить выброс CO2, причем скорость звука и объемный поток представляют собой единственные измеряемые величины.

В предлагаемом изобретении использован указанный принцип и, таким образом, определение выброса CO2 по измеренному объемному потоку в связи с идеей об эквивалентной длине цепи для вычисления коэффициента выбросов. При этом, однако, демонстрируется новое решение, а именно - как лучше может быть найден состав газа так, чтобы при этом обеспечить надежный критерий для непрерывного отслеживания выброса CO2 на трубопроводе для факельного газа без, однако, необходимости установки дополнительного устройства.

Указанную задачу решают посредством способа с признаками по пункту 1 формулы изобретения и устройства по пункту 8 формулы изобретения.

Предлагаемый способ определения коэффициента выбросов CO2 факельными газовыми установками содержит следующие этапы:

a) измеряют скорость звука в факельном газе,

b) регистрируют известные фракции N2, CO2 и H2O,

с1) вычисляют максимальную скорость звука в факельном газе при допущении, что углеводородная фракция факельного газа состоит только алканов с длиной цепи i,

с2) вычисляют минимальную скорость звука при допущении, что углеводородная фракция факельного газа состоит только из алканов с длиной i+1 цепи,

с3) варьируют длину цепи i до тех пор, пока измеренная скорость звука не будет находиться между вычисленной минимальной и максимальной скоростями звука,

d) варьируют фракции алканов с найденной на этапе с1) длиной цепи i и длиной цепи i+1 до тех пор, пока вычисленная при указанных фракциях скорость звука не будет находиться внутри заданной разницы по отношению к измеренной скорости звука,

e) вычисляют эквивалентную длину цепи,

f) вычисляют коэффициент выбросов.

Описанный новый способ несет в себе существенную главную идею, состоящую в том, что углеводороды факельного газа для вычисления коэффициента выбросов как бы замещаются только "подходящей" парой алканов с соседними длинами цепи, то есть с длинами i и цепи i+1.

"Подходящую" пару алканов отыскивают посредством первой вариации, предпочтительно итеративной, причем в каждом случае вычисляют скорость звука в теоретическом факельном газе, углеводороды которого в каждом случае содержат только один или только другой алкан, и рассчитанную скорость звука сравнивают с реальной измеренной скоростью. Если измеренная скорость звука находится между двумя рассчитанными скоростями, то "подходящая" пара алканов найдена. Таким образом может быть получено первое грубое приближение по составу факельного газа.

Предлагаемый порядок действий значительно упрощает последующее численное определение состава газа, поскольку количество вариационных ступеней для фракций углеводородов уменьшено с шести, как в уровне техники в соответствии с Фрёйса и другими авторами, до двух. Данное упрощение для перевода углеводородных смесей в смесь только из двух различных алканов обладает, тем не менее, неопределенностью относительно учета двух атомов водорода в начале и в конце молекулярных цепей. Было, однако, выявлено, что данная неопределенность является приемлемой относительно общей неопределенности предлагаемого способа.

На второй вариации фракций обоих найденных таким образом алканов поэтапно варьируют фракции, предпочтительно начиная с начального состояния, в котором одна фракция равна нулю, а другая фракция - максимальная, до тех пор, пока вычисленная с соответствующими фракциями скорость звука не будет находиться достаточно близко (в пределах критерия окончания) к измеренной скорости звука.

Если таким образом найдены указанные фракции, то может быть вычислена эквивалентная длина цепи и, следовательно, коэффициент выбросов. Затем по расходу газа, измеренному расходомерным устройством, и по коэффициенту окисления может быть вычислен выброс CO2.

В первую очередь, предлагаемый способ обеспечивает более точные результаты, чем способ в соответствии с существующим уровнем техники и, во-вторых, предлагаемый способ легче выполнить. По существу, предлагаемый способ состоит из двух фаз.

В первой фазе индекс i варьируют по предпочтительно итеративному алгоритму, при этом на каждом итерационном этапе вычисляют скорость звука для смеси, содержащей только углеводородные молекулы с двумя длинами цепи. Для данного вычисления предпочтительно применяют алгоритм по GERG-2004 ХТ08 (как описано в публикации "Широкодиапазонное уравнение GERG-2004 состояния природных газов и других смесей", авторы - О. Кунц, Р. Климек, У. Вагнер, М. Джешке, ТЕХНИЧЕСКАЯ МОНОГРАФИЯ GERG 15(2007), компания "VDI Verlag GmbH" (Издательство Союза немецких инженеров), Дюссельдорф, 2007; отпечатано с публикации "Fortschritt-Berichte VDI" ("Доклад Союза немецких инженеров о прогрессе"), Серия 6, №557 (2007), ISBN 978-3-18-355706-6). Как вариант, могут быть также применены другие способы, как, например, описано в Докладе AGA 10 (Доклад №10 Газовой ассоциации США, "Скорость звука в природном газе и в других связанных с углеводородами газах", январь 2003 года) или в ГСССД MP 113-03 (углеводородный газ). Итерационный цикл прогоняют до тех пор, пока измеренная скорость ультразвукового газового счетчика не будет находиться в пределах теоретических скоростей звука в факельных газах, содержащих только "чистые" алканы с только лишь длиной цепи i или длиной i+1.

Во второй фазе определяют соотношение в смеси двух алканов с длиной цепи i и длиной цепи i+1.

Подходящее устройство для выполнения предлагаемого способа представляет собой, в соответствии с предлагаемым изобретением, ультразвуковое расходомерное устройство, содержащее блок ввода для ввода известных фракций N2, CO2 и H2O в факельном газе, ультразвуковые преобразователи для испускания и приема ультразвуковых сигналов и блок обработки, при этом ультразвуковое расходомерное устройство выполнено для определения скорости звука из ультразвуковых сигналов, для выполнения этапов а) - h) предлагаемого способа и для определения расхода газа по измеренной скорости потока, причем обеспечена возможность нахождения скорости потока из разницы времени прохождения двух ультразвуковых сигналов, содержащих то компонент по потоку, то компонент против потока.

Таким образом, данное устройство может не только служить для выполнения предлагаемого способа, но также и измерения скорости звука в факельном газе.

Посредством предлагаемого способа и устройства обеспечена, в конечном итоге, возможность более точного вычисления и непрерывного вывода данных по выбросу CO2 на основании расхода газа и коэффициента выбросов.

Предлагаемое изобретение описано ниже на основании варианта его осуществления со ссылками, в частности, на чертежи, на которых:

На фиг. 1 изображена примерная блок-схема предлагаемого способа;

На фиг. 2 приведено схематичное изображение предлагаемого ультразвукового расходомерного устройства.

Предлагаемый способ описан далее прежде всего для примера.

На фиг. 1 изображена блок-схема. На первом этапе а) измеряют скорость SoSm звука (Speed of Sound) в факельном газе.

Факельный газ состоит, как правило, из различных газов, углеводороды (СН) которых преобразуются в CO2 при сгорании. Другими составными частями, не преобразуемыми в CO2 при сгорании, являются: азот (N2), вода (H2O) и диоксид углерода (CO2).

Фракции инертных составных частей, как правило, известны, и данные фракции регистрируют на втором этапе b), например, путем ввода данных фракций вручную.

Неизвестными же являются фракции различных углеводородов, которые, однако, при своем сгорании до CO2 существенно влияют на выброс CO2 при сгорании факельного газа.

Для применения в данном случае улучшенного расчета применяют вышеописанный принцип, описанный Фрёйса и другими авторами, согласно которому для углеводородов предполагается, что в данных углеводородах имеются только алканы. В свою очередь, в предлагаемом изобретении идут еще дальше и предполагают, что имеются только два типа алканов, а именно - те алканы, которые имеют соседние длины цепи, то есть одна углеводородная фракция представляет собой алкан с длиной цепи i и с коэффициентом фракции flow, а другая - алкан с длиной цепи i+1 и с коэффициентом фракции fhjgh. Тогда молярная масса углеводорода в факельном газе:

Затем на следующих трех этапах с1) - с3) определяют длину цепи i, что в данном варианте выполнения выполняют путем итерации, начиная с i=1.

На первом подэтапе с1) вычисляют максимальную скорость SoS (fhigh=0) звука в факельном газе. При этом предполагают, что имеются только алканы с длиной цепи i, и, следовательно: fhigh=0 и flow=1-(fCO2+fH2O+fN2). Вычисление скорости SoS (fhigh=0) звука происходит по алгоритму GERG-2004 ХТ08.

На втором подэтапе с2) вычисляют минимальную скорость SoS (flow=0) звука в факельном газе. При этом предполагают, что имеются только алканы с длиной цепи i+1, и, следовательно: flow=0 и fhigh=1-(fCO2+fH2O+fN2).

На третьем подэтапе с3) окончательно подтверждают, находится ли измеренная скорость звука между двумя вычислениями.

Подэтапы с1) - с3) итеративно прогоняют каждый раз с повышением длины цепи i на 1 до тех пор, пока измеренная скорость звука не будет находиться между двумя вычислениями, и тогда "подходящая пара" алканов найдена.

На следующем этапе d) определяют фракции, соответственно flow и fhigh, обоих алканов, что происходит, когда снова в одной итерации, начиная с flow=0 (или, как вариант, с fhigh=0), на установленных этапах изменяют величину df flow и fhigh (причем, как применено выше: 1=flow+fhigh+fCO2+fH2O+fN2), причем на каждом итерационном этапе вычисляют скорость SoS звука и сравнивают с измеренной скоростью SoSm. Если разность между вычисленной и измеренной скоростями звука меньше заданной разницы ε (критерий окончания), то искомые flow и fhigh найдены.

Посредством найденных таким образом коэффициентов фракции f можно вычислить молярную массу алканов по уравнению (11). Эквивалентную длину цепи образуют на этапе е) по уравнению (13), при этом она равна

Содержащиеся в уравнении (13) молярные массы водорода и углерода известны и могут быть почерпнуты из значений, приведенных в общедоступной литературе.

На последнем этапе f) посредством эффективной длины цепи может быть вычислен коэффициент выбросов по уравнению (8) с использованием (6) и (7). Если известен расход газа, то посредством коэффициента выбросов может быть вычислен выброс CO2.

Ниже описано предлагаемое расходомерное устройство 10, посредством которого может быть выполнен предлагаемый способ и вычислен выброс CO2 по измеренному расходу газа и коэффициенту е выбросов.

Предлагаемое расходомерное устройство 10 функционирует по принципу измерения расхода при помощи ультразвука. Данный известный принцип измерения отображен на фиг. 2. Расходомерное устройство 10 содержит два ультразвуковых преобразователя 12, 14, расположенных под углом в стенке трубы 16, в которой протекает текучая среда 18 по изображенному стрелкой направлению 20. Ультразвуковые преобразователи 12, 14 выполнены для функционирования, при управлении от управляющего и блока 22 обработки, попеременно в качестве передатчика и приемника. Происходит ускорение ультразвуковых сигналов, проходящих по измерительному контуру 24 через текучую среду 18, в направлении потока и торможение данных сигналов против направления потока. По схемным элементам (не изображены), таким как усилитель и аналого-цифровой преобразователь, в управляющий и блок 22 обработки проводят соответствующие принятые сигналы для цифровой обработки. С учетом получаемой в результате разницы времени прохождения согласно

соответственно имеем искомую скорость потока согласно:

для рассчитанного объемного потока, при этом геометрические соотношения на фиг. 2 описаны следующими переменными:

v: скорость потока текучей среды в трубопроводе

L: длина измерительного контура между обоими ультразвуковыми преобразователями

α: угол, под которым передают и принимают указанные ультразвуковые преобразователи

Q: объемный поток

D: проходной диаметр трубопровода

th: время пробега ультразвука по потоку

tr: время пробега ультразвука против потока.

Подразумевается, что посредством такой конфигурации может быть также определена скорость звука в протекающем газе согласно:

SoS=2L/(th+tr).

Блок 22 обработки содержит средства 26 ввода для ввода необходимых параметров, например коэффициентов фракции fN2, fH2O, fCO2, блок 28 отображения для отображения, помимо прочих результатов, найденных или измеренных результатов, например скорости SoS звука и расхода, будь то объемного расхода или массового расхода , а также блок 30 для вычисления коэффициента выбросов, в котором происходит завершение предлагаемого способа. Подобное устройство 10 выполнено с возможностью не только выполнения предлагаемого способа, но также и измерения скорости звука в факельном газе.

Посредством предлагаемого способа и устройства обеспечена возможность вычисления выброса CO2 по уравнению (10) и непрерывного вывода данных по выбросу CO2, например, на выходе 32, в конечном итоге, на основании расхода газа и коэффициента выбросов.

Сходно с вышеописанным способом при известной эквивалентной длине n цепи может быть определена неизвестная фракция fN2 азота, что имеет место на практике. Тогда подобный способ содержал бы следующие этапы:

a) измеряют скорость звука в факельном газе,

b) регистрируют известные фракции по CO2 и H2O,

c) из эквивалентной длины цепи вычисляют углеводородную фракцию,

d) варьируют азотную фракцию до тех пор, пока вычисленная с данной фракцией скорость не будет находиться внутри заданной разности по отношению к измеренной скорости звука,

e) вычисляют коэффициент выбросов.

1. Способ определения коэффициента выбросов CO2 факельными газовыми установками, содержащий этапы, на которых:

a) измеряют скорость (SoSm) звука в факельном газе,

b) регистрируют известные фракции (fN2, fH2O, fCO2) N2, СO2 и H2O,

с1) вычисляют максимальную скорость (SoS (thigh=0)) звука в факельном газе при допущении, что углеводородная фракция (fCH) факельного газа состоит только из алканов с длиной цепи i,

с2) вычисляют минимальную скорость (SoS (flow=0)) звука при допущении, что углеводородная фракция (fCH) факельного газа состоит только из алканов с длиной цепи i+1,

с3) варьируют длину цепи i до тех пор, пока измеренная скорость (SoSm) звука не будет находиться между вычисленными минимальной и максимальной скоростями звука,

d) варьируют фракции (flow и fhigh) алканов с найденной на этапах с1)-с3) длиной цепи i и длиной цепи i+1 до тех пор, пока вычисленная при указанных фракциях (flow и fhigh) скорость (SoS) звука не будет находиться внутри заданной разницы (ε) по отношению к измеренной скорости (SoSm) звука,

e) вычисляют эквивалентную длину (n) цепи,

f) вычисляют коэффициент (е) выбросов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе е) находят длину цепи в итеративных этапах, начиная с i=1.

3. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что на этапе d) находят фракции в итеративных этапах.

4. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что вычисление скорости звука выполняют по алгоритму GERG-2004 ХТ08.

5. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что измерение скорости звука выполняют ультразвуковым расходомерным устройством.

6. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что расход газа определяют ультразвуковым расходомерным устройством и по расходу и коэффициенту выбросов вычисляют выброс CO2.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что для вычисления плотности факельного газа используют измеренную скорость звука.

8. Ультразвуковое расходомерное устройство (10) для выполнения способа по любому из пп. 1-7, содержащее блок (26) ввода для ввода фракций (fN2, fH2O, fСO2) N2, СO2 и H2O, ультразвуковые преобразователи (12 и 14) для испускания и приема ультразвуковых сигналов и блок (22) обработки и выполненное с возможностью измерять скорость (SoSm) звука, выполнять этапы а)-h) по п. 1 и определять расход газа по измеренной скорости (v) потока, при этом обеспечена возможность находить скорость (v) потока из разницы времени прохождения двух ультразвуковых сигналов, содержащих то компонент по потоку, то компонент против потока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения массового расхода жидкостей в трубопроводах. В частности, при трубопроводной транспортировке нефтепродуктов, сжиженных газов, продуктов химического производства, в т.ч.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения массового расхода жидкостей в трубопроводах. В частности, при трубопроводной транспортировке нефтепродуктов, сжиженных газов, продуктов химического производства, в том числе химически агрессивных сред.

Данное изобретение относится к расходомерному устройству для измерения параметра потока, образованного из текучей среды и текущего в трубопроводе в основном направлении потока.

Предложены устройство и способ ультразвукового измерения расхода вязких текучих сред. В одном примере осуществления изобретения ультразвуковая система измерения расхода содержит ультразвуковой расходомер, стабилизатор потока и сужающий переходник.

Изобретение относится к способу сварки корпуса измерительного преобразователя с корпусом измерительного устройства для установки и герметизации измерительных преобразователей в ультразвуковых расходомерах.

Данное изобретение относится к скважинному инструменту для определения скорости потока текучей среды во внутреннем объеме ствола скважины или обсадной колонны ствола скважины.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения скорости потока и расхода жидкостей в трубопроводах, в частности, при трубопроводной транспортировке нефтепродуктов и сжиженных газов.

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. Техническим результатом заявляемого технического решения является упрощение процедуры измерения концентрации и повышение точности измерения.

Устройство и способ мониторинга работы расходомерной системы. В одном варианте реализации расходомерная система содержит расходомер, первый и второй датчики давления, стабилизатор потока и устройство для мониторинга состояния.

Предложены устройство и способы проверки результатов измерения температуры в ультразвуковом расходомере. Ультразвуковая система измерения расхода содержит канал для протекания текучей среды, датчик температуры, ультразвуковой расходомер и устройство обработки данных о расходе.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения расхода жидкостей и газов в трубопроводах без контакта с контролируемой средой. Ультразвуковой расходомер содержит два акустических канала по потоку и против потока, коммутатор, АЦП и микроконтроллер. Причем в него введены генератор сигналов с линейно-частотной модуляцией, полосовой фильтр, смеситель, блок измерения задержки со следующими соединениями: выход генератора связан информационной шиной с коммутатором и со вторым входом смесителя, входы-выходы первого и второго пьезоэлектрических элементов соответственно первого и второго акустических канала через коммутатор последовательно соединены с АЦП, полосовым фильтром, смесителем и блоком измерения задержки с сигнальным входом микроконтроллера, причем его управляющий выход шиной задания параметров соединен с входом генератора ЛЧМ, а его информационный выход является выходом расходомера. Технический результат - повышение точности измерения и удобства системы в эксплуатации. 6 ил.

Изобретение относится к способу распознавания наличия жидкости (50) в газовом потоке, текущем в трубопроводе, с применением ультразвукового расходомерного устройства (10), причем попарно имеются измерительные контуры, вертикально сдвинутые на одинаковое заданное расстояние относительно центральной оси так, что один лежит в верхней зоне над центральной осью, а другой лежит в нижней зоне под центральной осью, при этом на первом этапе (102) проверяют, выдает ли самый нижний измерительный контур (30) достоверное измеряемое значение скорости течения газа, на втором этапе (104) вычисляют значение турбулентности для каждого измерительного контура (30, 36; 32, 34) пары и устанавливают отношение обоих значений турбулентности и на третьем этапе (106) на обоих измерительных контурах (30, 36; 32, 34) пары вычисляют соответствующую скорость (SoS) звука и устанавливают отношение обеих скоростей (SoS) звука, причем выводят предупреждающий сигнал о жидкости: если на первом этапе выдают недостоверное измеряемое значение, или если на втором этапе отношение значений турбулентности отличается от 1 более чем на заданное допустимое значение, или если на третьем этапе отношение скоростей звука отличается от 1 более чем на заданное допустимое значение. Технический результат – повышение чувствительности распознавания жидкости в трубопроводе. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к способам определения термической стабильности жидких однофазных и двухфазных, а также гетерогенных систем. Изобретение предназначено для определения максимальной скорости газовыделения (Wmax), температуры начала экзотермических процессов (Тн), индукционного периода (Тинд), суммарных объемов выделившихся газов (Vг) при атмосферном давлении и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности на любых предприятиях и заводах, где возможно попадание горючих веществ в смеси с окислителем на высокотемпературные операции. Предложен прибор для определения параметров газовыделения, содержащий воздушный термостат с электронагревателем и терморезистором. Внутрь термостата установлены две ячейки из нержавеющей стали, выполненные с возможностью заливания в них жидких образцов, при этом ячейки снабжены герметично закрывающимися крышками, в которые вмонтированы термопары. Крышки имеют отверстия для соединения с трубками газоотвода, которые соединены с ультразвуковыми измерителями скорости истечения газа с установленными пьезоэлементами и газовым переключателем на выходе. Термопары подключены к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу контроллера, выход которого подключен через интерфейс RS232/USB к персональному компьютеру, а терморезистор подключен к входам аналого-цифрового преобразователя и ПИД-регулятора, выход которого соединен с электронагревателем. Ультразвуковой измеритель скорости истечения газа подключен через интерфейс RS232/USB к персональному компьютеру, который выполнен на базе процессора, выполненного с возможностью: визуализации данных эксперимента в реальном времени, регистрации данных в файл, просмотра файлов экспериментов. Технический результат - повышение точности одновременного измерения скорости потоков газовых продуктов, а также возможность одновременного отбора как жидких, так и газовых проб. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения скорости потока и расхода диэлектрических жидкостей в трубопроводах, в частности при трубопроводной транспортировке нефтепродуктов, сжиженных газов. Способ измерения массового расхода жидких сред заключается в том, что радиоволну с частотой направляют через радиопрозрачное окно в трубопроводе под углом α к направлению движения потока, отраженную волну с частотой смешивают с частью падающей волны, выделяют сигнал их разности и вычисляют спектральную плотность этого сигнала. Дополнительно к этому частоту генератора модулируют по симметричному пилообразному закону от до спектральные плотности сигнала разностной частоты вычисляют отдельно на растущем - и падающем участке несущей частоты - вычисляют их взаимно-корреляционную функцию и модуль разности массовый расход определяют по частотному сдвигу, соответствующему максимуму взаимно-корреляционной функции, и по частоте вычисляемой из условия равенства где b - диапазон частот, определяемый из возможной полосы частот сигнала. Технический результат - повышение точности. 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения скорости потока и расхода диэлектрических жидкостей в трубопроводах. В частности, при трубопроводной транспортировке нефтепродуктов, сжиженных газов. Устройство для измерения расхода жидких сред содержит передающую и приемную антенны на измерительном участке трубопровода, модулятор частоты, генератор СВЧ, смеситель, при этом модулятор частоты первым выходом соединен с управляющим входом генератора СВЧ, выход которого соединен с первым входом смесителя и с передающей антенной, а второй вход смесителя соединен с приемной антенной. Дополнительно устройство содержит коммутирующий блок, первый и второй блок спектральной обработки, блок вычисления взаимной корреляции, блок вычисления диэлектрической проницаемости, вычислительный блок, при этом основной вход коммутирующего блока соединен с выходом смесителя, а управляющий вход со вторым выходом модулятора частоты, первые входы блока взаимной корреляции и блока вычисления диэлектрической проницаемости соединены с первым выходом блока коммутации через первый блок спектральной обработки, вторые входы этих блоков соединены со вторым выходом блока коммутации через второй блок спектральной обработки, выходы блоков вычисления диэлектрической проницаемости и блока взаимной корреляции соединены с вычислительным блоком. Технический результат - повышение точности. 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения объема газа, и может быть использовано, например, для измерений объемного расхода и объема газа на входе автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) при рабочих условиях и расчетом потребленного объема газа, приведенного к стандартным условиям. Сущность изобретения состоит в том, что в измерительной системе для учета газа, поставляемого на АГНКС, выполненной с возможностью учета двунаправленных потоков и состоящей из связанных между собой измерительного и регистрирующего узлов, измерительный узел состоит из ультразвукового расходомера и преобразователей давления и температуры, причем ультразвуковой расходомер выполнен из соединенных между собой электронного блока с вычислителем расхода и ультразвукового преобразователя расхода, корпус которого содержит измерительный отрезок трубы с отверстиями в местах установки ультразвуковых приемопередатчиков и, по меньшей мере, четыре пары ультразвуковых приемопередатчиков, расположенных под углом к направлению потока, с возможностью образования по меньшей мере четырех измерительных лучей, а преобразователи давления и температуры соединены с электронным блоком расходомера. Технический результат - увеличение динамического диапазона и повышение точности измерений объемного расхода газа, увеличение скорости получения результирующего объема газа, поставленного на АГНКС, и радиуса расположения регистрирующего узла. 8 з.п. ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к блокам преобразователей с кабельными блоками, используемыми для инструментального контроля процессов текучей среды. Кабельный блок для присоединения преобразователя содержит тело гнездовой детали, имеющее переднюю часть с передним концом, заднюю часть с задним концом, противоположным переднему концу, и средство для удержания кабеля, расположенное ближе к заднему концу. Кроме того, кабельный блок содержит кабель, имеющий первый конец, второй конец, проводник сигналов и гибкий фиксирующий элемент. Часть гибкого фиксирующего элемента размещена в средстве для удержания кабеля и проходит по меньшей мере частично вокруг тела гнездовой детали для ограничения перемещения первого конца кабеля относительно тела гнездовой детали. Технический результат - создание кабельного блока, который предназначен для установки в расходомере и в котором преобразователь и кабельный соединитель снабжены покрытием или иным образом используются в относительно небольшом пространстве, а также имеющем конструктивные особенности, которые упрощают сборку блоков преобразователей или расходомеров или которые упрощают изготовление, сборку или транспортировку этих блоков. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 9 ил.

Система предназначена для определения плотностей и пропорций фаз в потоке многофазной текучей среды (ПМТС), которая может включать в себя нефтяную фазу, водную фазу и газовую фазу из скважины. Система содержит первый плотномер, который измеряет ПМТС в местоположениях, где фазы ПМТС часто являются разделенными, второй плотномер, который измеряет ПМТС с выхода фазового смесителя-гомогенизатора, и третий плотномер, который в реальном времени измеряет ПМТС там, где газовая фаза начинает отделяться или отделилась от жидкой фазы, но где жидкие фазы не разделились. Система также содержит один или более процессоров для выполнения одной или более программ для определения плотности нефтяной фазы, плотности водной фазы, плотности газовой фазы и пропорций фаз, в том числе обводненности и объемной доли газа, на основе показаний первого, второго и третьего плотномеров. Технический результат – повышение точности и безопасности. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Использование: для измерения параметров потока различных текучих сред. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для согласования ультразвуковых сигналов содержит трубу, имеющую первый ультразвуковой волновод и второй ультразвуковой волновод, проходящие в трубу так, что ультразвуковые преобразователи, подсоединенные к концам ультразвуковых волноводов, передают ультразвуковые сигналы через ультразвуковые волноводы непосредственно через текучую среду, проходящую через трубу. Технический результат: повышение качества передаваемого ультразвукового сигнала через текучую среду в трубопроводе и, как следствие, повышение точности измерения скорости потока текучей среды. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится способу определения потока или интенсивности расхода среды в проточном для среды электропроводящем объекте и к устройству для осуществления способа. Способ определения потока или интенсивности расхода среды в проточном для среды электропроводящем объекте, прежде всего в трубе (1) или трубопроводе, причем в объекте с помощью передающего преобразователя (11) создают по меньшей мере одну ультразвуковую волну (16), которая входит в среду на внутренней стороне объекта в виде продольной волны (8) и создает на пространственном расстоянии от места входа ультразвуковой сигнал, который по меньшей мере частично возникает за счет продольной волны (8), принимается принимающим преобразователем (12) и используется для анализа потока или интенсивности расхода, причем передающий преобразователь (11), предпочтительным образом, с отказом от акустического сопряжения с поверхностью объекта создает первое изменяющееся магнитное поле в близкой к поверхности области, прежде всего, металлического объекта, и за счет взаимодействия изменяющегося магнитного поля со статическим или квазистатическим магнитным полем в этой области создается первая ультразвуковая волна, и передающий преобразователь (11) дополнительно создает другое изменяющееся магнитное поле в области объекта, и за счет взаимодействия изменяющегося магнитного поля со статическим или квазистатическим магнитным полем в этой области создается другая ультразвуковая волна, которая таким образом накладывается на первую ультразвуковую волну, что амплитуда возникающей в результате волны увеличивается в направлении принимающего преобразователя (12) и уменьшается в направлении от принимающего преобразователя (12), причем, предпочтительным образом, первое и второе изменяющиеся магнитные поля создают посредством двух высокочастотных катушек (18, 19) передающего преобразователя (11). причем передающий и принимающий преобразователи (11, 12) находятся на таком расстоянии друг от друга, что ультразвуковой сигнал в принимающем преобразователе (12) складывается из многократных проходов в среде. Технический результат – улучшение точности измерения и возможности корректировки системы. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к химической метрологии, в частности к расходометрии выбросов углекислого газа. Способ для определения коэффициента выбросов СO2 факельными газовыми установками содержит этапы, на которых измеряют скорость звука в факельном газе, регистрируют фракции N2, СO2 и Н2O, вычисляют максимальную скорость звука в факельном газе при допущении, что углеводородная фракция факельного газа состоит только из алканов с длиной цепи i, вычисляют минимальную скорость звука при допущении, что углеводородная фракция факельного газа состоит только из алканов с длиной цепи i+1, варьируют длину цепи i до тех пор, пока измеренная скорость звука не будет находиться между вычисленными минимальной и максимальной скоростями звука, варьируют фракции алканов с найденной длиной цепи i и длиной цепи i+1 до тех пор, пока вычисленная при указанных фракциях скорость звука не будет находиться внутри заданной разницы по отношению к измеренной скорости звука, вычисляют эквивалентную длину цепи, вычисляют коэффициент выбросов. Также способ предполагает итеративный расчет длины цепи и фракций. Расход газа определяют посредством ультразвукового расходомера, за счет измерения разности времени прохождения ультразвуков по потоку и против потока. Плотность факельного газа рассчитывают на основе измеренной скорости звука. Технический результат – повышение точности измерений. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх