Ядерно-магнитный расходомер и способ эксплуатации ядерно-магнитных расходомеров

Описан и представлен ядерно-магнитный расходомер (1) для измерения расхода протекающей через измерительную трубку (3) многофазной среды (4) с ядерно-магнитным измерительным устройством (2), причем ядерно-магнитное измерительное устройство (2) расположено вокруг измерительной трубки (3). Согласно изобретению дополнительно к ядерно-магнитному измерительному устройству (2) предусмотрено другое измерительное устройство, реализующее другой принцип измерения, в описанном и представленном примере осуществления расходомер (5) дифференциального давления. Расходомер (5) дифференциального давления выполнен для измерения дифференциального давления среды (4) в измерительной трубке (3) и по меньшей мере в двух в продольном направлении (7) измерительной трубки (3) различных точках (6а, 6b) измерения предусмотрен соответственно датчик (8а, 8b) давления. Технический результат - улучшение точности измерения расхода ядерно-магнитного расходомера для газообразной фазы. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к ядерно-магнитному расходомеру для измерения расхода протекающей через измерительную трубку многофазной среды, содержащему ядерно-магнитное измерительное устройство, расположенное вокруг измерительной трубки. Кроме того, изобретение также относится к способу эксплуатации ядерно-магнитных расходомеров.

Атомные ядра элементов, которые включают в себя ядерный спин, также обладают вызванным ядерным спином моментом. Ядерный спин также может быть представлен вектором поддающегося описанию импульса вращения, и, соответственно, магнитный момент также может быть описан вектором, который расположен параллельно вектору импульса вращения. Вектор магнитного момента атомного ядра при наличии макроскопического магнитного поля атомного ядра расположен параллельно вектору макроскопического магнитного поля на месте атомного ядра. При этом вектор магнитного момента атомного ядра прецессирует вокруг вектора макроскопического магнитного поля на месте атомного ядра. Частота прецессии обозначается как ларморова частота ωL и пропорциональна величине силы магнитного поля В. Ларморова частота рассчитывается по формуле ωL=γ В. Здесь γ - гидромагнитное отношение, которое является максимальным для ядер водорода.

Способы измерения, которые оказывают влияние на прецессию атомных ядер среды при наличии макроскопического магнитного поля путем возмущения посредством регулируемого магнитного поля и оценивают эффект воздействия, обозначаются как резонансные способы измерения. Обычно индуцированные прецессирующими атомными ядрами после возмущений в измерительной катушке электрические сигналы используются для оценки как исходные величины. Предпосылкой для измерения многофазной среды является то, что отдельные фазы среды могут приводиться в возбуждение при различных ядерно-магнитных резонансах. Величина индуцированных прецессирующими атомными ядрами одной фазы среды в сенсорной катушке электрических сигналов зависит от количества прецессирующих атомных ядер на элемент объема в этой фазе, соответственно она также зависит от продолжительности воздействия прецессирующих атомных ядер в оказывающем воздействие управляемом магнитном поле. Следовательно, величина электрических сигналов при жидких фазах среды больше, чем при газообразных фазах. Из этого следует, что в ядерно-магнитных расходомерах точность измерения для измерения жидких фаз среды может быть достаточно высокой, в то время как меньшие величины электрических сигналов при газообразных фазах ухудшают измерительную точность ядерно-магнитных расходомеров для измерения газообразной фазы, прежде всего, в случаях, когда газообразная фаза имеет относительно небольшую плотность и/или если газообразная фаза протекает через измерительную трубку с относительно высокой скоростью.

Примером измерительных приборов, в которых используется ядерно-магнитный резонанс, являются первоначально упомянутые ядерно-магнитные расходомеры, ядерно-магнитные измерительные устройства которых могут измерить расход, то есть скорости потока отдельных фаз среды и относительные доли отдельных фаз в многофазной среде. Ядерно-магнитные расходомеры могут использоваться, например, для измерения потока транспортируемой из источников нефти многофазной среды. Эта среда состоит в основном из жидких фаз сырой нефти и соленой воды и газообразной фазы природного газа, причем все фазы содержат необходимые для ядерно-магнитных резонансов ядра водорода и могут возбуждаться при различных ядерно-магнитных резонансах.

При измерении транспортируемой из источников нефти среды также можно работать с мерными сепараторами. В мерных сепараторах транспортируемая среда может поступать в течение некого промежутка времени, и мерные сепараторы разделяют отдельные фазы среды друг от друга и определяют доли отдельных фаз в среде. Однако мерные сепараторы, в отличие от ядерно-магнитных расходомеров, не в состоянии надежным образом разделять доли сырой нефти менее 5%. Так как доля сырой нефти всех источников постоянно снижается и доля сырой нефти большого количества источников уже составляет меньше 5%, на данный момент не возможно экономично эксплуатировать эти источники при использовании мерных сепараторов. Чтобы можно было продолжать далее эксплуатировать источники с очень низкой долей сырой нефти, требуются соответствующие точные расходомеры для состоящей из нескольких фаз среды сырой нефти. Для этого, прежде всего, могут использоваться ядерно-магнитные расходомеры.

Поэтому задачей настоящего изобретения является создание ядерно-магнитного расходомера с улучшенной точностью измерения расхода для газообразной фазы и создание способа эксплуатации ядерно-магнитных расходомеров.

Предлагаемый ядерно-магнитный расходомер, при помощи которого решается выведенная и представленная выше задача, в первую очередь и в основном отличается тем, что он дополнительно содержит расходомерное устройство дифференциального давления, выполненное для измерения дифференциального давления среды в измерительной трубке и содержащее по меньшей мере по одному датчику давления по меньшей мере в двух точках измерения, различающихся своим положением в продольном направлении измерительной трубки.

Различные принципы измерения для измерения расхода имеют различные преимущества и недостатки. При комбинировании двух измерительных устройств, которые реализуют различные принципы измерения, могут, по меньшей мере, частично компенсироваться недостатки одного из принципов измерения.

Существуют работающие в соответствии с различными принципами измерения измерительные устройства, при помощи которых вся протекающая через измерительную трубку среда может быть измерена с достаточной точностью. Это справедливо, хотя и с частичными ограничениями, в отношении расходомерных устройств дифференциального давления, ультразвуковых расходомеров, расходомеров Кориолиса и - при определенных обстоятельствах с особыми ограничениями - также в отношении магнитно-резонансных расходомеров. Следовательно, в предлагаемом ядерно-магнитном расходомере ядерно-магнитное измерительное устройство комбинируют с расходомерным устройством дифференциального давления.

Как теперь при помощи предлагаемого ядерно-магнитного расходомера по сравнению с ядерно-магнитным расходомером, который снабжен только ядерно-магнитным измерительным устройством, можно улучшить точность измерения расхода для газообразной фазы?

Предлагаемый ядерно-магнитный расходомер состоит из ядерно-магнитного измерительного устройства и из дополнительного измерительного устройства, реализующего отличный от ядерно-магнитного измерительного принципа измерительный принцип. Если в случае измерительного устройства речь идет о таком устройстве, при помощи которого весь объем протекающей через измерительную трубку многофазной среды может быть измерен с достаточной точностью, то при помощи предлагаемого ядерно-магнитного расходомера получают сначала два достаточно точных значения измерения, а именно при помощи дополнительно предусмотренного измерительного устройства - достаточно точное значение измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку среды и при помощи ядерно-магнитного измерительного устройства - достаточно точное значение измерения для жидкой фазы или жидких фаз протекающей через измерительную трубку многофазной среды. Если теперь вычесть из полученного при помощи дополнительного измерительного устройства значения измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку среды полученное при помощи ядерно-магнитного измерительного устройства значение измерения для жидкой фазы или же для жидких фаз протекающей через измерительную трубку среды, то будет получено с достаточной точностью значение измерения для газообразной фазы протекающей через измерительную трубку многофазной среды.

То, что было описано выше, - это способ рассмотрения, который оставляет неучтенным тот факт, что, например, при помощи снабженного трубкой Вентури расходомерного устройства дифференциального давления может быть определена газообразная фаза протекающей через измерительную трубку многофазной среды. При этом в любом случае, должна быть учтена доля жидкой фазы или жидких фаз, также следует учесть плотность совокупно протекающей через измерительную трубку многофазной среды. Если при помощи расходомерного устройства дифференциального давления, снабженного трубкой Вентури, было получено значение измерения, то, таким образом, можно с определенной точностью оценить газообразную фазу.

При том, что описано выше, то есть получении достаточно точного первого значения измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку многофазной среды, получении достаточно точного второго значения измерения для жидкой фазы или жидких фаз протекающей через измерительную трубку многофазной среды и вычитании второго значения измерения из первого значения измерения, таким образом, при определенных обстоятельствах, должны быть учтены различные параметры, такие как, например, плотность многофазной среды.

Как указано выше, предлагаемый ядерно-магнитный расходомер снабжен расходомерным устройством дифференциального давления, выполненным для измерения дифференциального давления среды в измерительной трубке и содержащим по меньшей мере по одному датчику давления по меньшей мере в двух точках измерения, различающихся своим положением в продольном направлении измерительной трубки. При этом снабженные по меньшей мере одним датчиком давления точки измерения предусмотрены в точках измерительной трубки, в которых значения давления среды, текущей в измерительной трубке, отличаются друг от друга по причине изменения поперечного сечения измерительной трубки.

В частности, для вышеописанного предлагаемого ядерно-магнитного расходомера, в случае которого дополнительное измерительное устройство выполнено в виде расходомерного устройства дифференциального давления, имеются различные возможности выполнения и усовершенствования.

Первая предпочтительная форма осуществления предлагаемого ядерно-магнитного расходомера с расходомерным устройством дифференциального давления как дополнительным измерительным устройством отличается тем, что измерительная трубка состоит из первой части измерительной трубки и второй части измерительной трубки, причем ядерно-магнитное измерительное устройство расположено вокруг первой части измерительной трубки, а расходомерное устройство дифференциального давления реализовано в соединении со второй частью измерительной трубки.

Прежде всего, в случае описанной последней формы осуществления предлагаемого ядерно-магнитного расходомера, но не только в этом случае, измерительная трубка может быть снабжена первым сегментом, следующим за первым сегментом вторым сегментом и следующим за вторым третьим сегментом, причем площадь поперечного сечения в первом сегменте и в третьем сегменте постоянна, а площадь поперечного сечения во втором сегменте может изменяться по закону, отличному от поперечного сечения в первом и в третьем сегментах. Эта форма осуществления ядерно-магнитного расходомера, в которой измерительная трубка в продольном направлении измерительной трубки может, таким образом, быть снабжена первым сегментом, следующим за первым сегментом вторым сегментом и следующим за вторым сегментом третьим сегментом, целесообразна, прежде всего, в том случае, когда измерительная трубка состоит из первой части измерительной трубки и второй части измерительной трубки, и сегменты измерительной трубки предусмотрены во второй части измерительной трубки. Преимущественным образом, площади поперечного сечения во втором сегменте меньше, чем площади поперечного сечения в первом и в третьем сегменте.

То, что раннее было разъяснено в отношении площадей поперечного сечения во втором сегменте, может быть реализовано различными способами. Прежде всего, измерительная трубка во втором сегменте, если измерительная трубка состоит из первой части измерительной трубки и второй части измерительной трубки, может предпочтительным образом также и во второй части измерительной трубки быть снабжена выполненной с возможностью фиксации во втором сегменте вставкой. Эта вставка может, предпочтительным образом, может иметь в продольном направлении измерительной трубки конически изменяющееся поперечное сечение. Также без затруднений имеется возможность реализации диафрагмы, сопла или сопла Вентури в области второго сегмента. Первый сегмент, второй сегмент и третий сегмент могут совместно образовывать трубку Вентури. Если измерительная трубка состоит из первой части измерительной трубки и второй части измерительной трубки, и во второй части измерительной трубки предусмотрены первый сегмент, второй сегмент и третий сегмент, то, таким образом, вторая часть измерительной трубки, в целом, выполнена в виде трубки Вентури.

Также возможна совершенно другая форма осуществления предлагаемого ядерно-магнитного расходомера по сравнению в вышеописанной, а именно такая, при которой площадь поперечного сечения во втором сегменте измерительной трубки больше, чем площади поперечного сечения в первом сегменте измерительной трубки и в третьем сегменте измерительной трубки.

Выше уже пояснялось, как при помощи предлагаемого ядерно-магнитного расходомера по сравнению с ядерно-магнитным расходомером, который снабжен только ядерно-магнитным измерительным устройством, может быть улучшена точность измерения расхода газообразной фазы, а именно за счет получения достаточно точного первого значения измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку многофазной среды, получения достаточно точного второго значения измерения для жидкой фазы или жидких фаз протекающей через измерительную трубку многофазной среды и вычитания второго значения измерения из первого значения измерения. Это «черно-белое рассмотрение», которое оставляет неучтенным тот факт, что получение достаточно точного первого значения измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку многофазной среды в том случае, когда работают с расходомерным устройством дифференциального давления в качестве дополнительного измерительного устройства, зависит от плотности протекающей через измерительную трубку среды, и что плотность, в свою очередь, зависит от состава протекающей через измерительную трубку многофазной среды, а именно от долей жидкой фазы или же жидких фаз и газообразной фазы. Как может быть учтена эта зависимость плотности протекающей через измерительную трубку многофазной среды, дополнительно поясняется далее.

В соответствии с изобретением в качестве дополнительного измерительного устройства используется расходомерное устройство дифференциального давления.

В принципе же дополнительное измерительное устройство может быть ультразвуковым расходомерным устройством. Такой ядерно-магнитный расходомер может быть хорошо применим, прежде всего, в том случае, если протекающая через измерительную трубку многофазная среда - и таким образом также ее газообразная фаза - протекают через измерительную трубку с относительно высокой скоростью, прежде всего, также в том случае, если при многофазной среде, которая протекает через измерительную трубку, речь идет о «влажном газе», в котором жидкая фаза одновременно в форме капель находится в газообразной фазе, или если внутренняя сторона измерительной трубки увлажнена жидкой фазой или же жидкими фазами.

В частности, теперь имеются различные возможности выполнения и усовершенствования ядерно-магнитного расходомера и предлагаемого способа эксплуатации ядерно-магнитного расходомера.

Объектом изобретения является также способ эксплуатации ядерно-магнитного расходомера для измерения расхода многофазной среды, содержащей газообразную фазу и по меньшей мере одну жидкую фазу и протекающей через измерительную трубку, причем ядерно-магнитный расходомер содержит ядерно-магнитное измерительное устройство и дополнительное измерительное устройство, реализующее другой принцип измерения. В соответствии с предлагаемым способом при помощи дополнительного измерительного устройства определяют значение измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку многофазной среды, а при помощи ядерно-магнитного измерительного устройства определяют значение измерения для по меньшей мере одной жидкой фазы протекающей через измерительную трубку многофазной среды. Для определения значения измерения для газообразной фазы протекающей через измерительную трубку многофазной среды из полученного при помощи дополнительного измерительного устройства значения измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку многофазной среды вычитают полученное при помощи ядерно-магнитного измерительного устройства значение измерения для по меньшей мере одной жидкой фазы протекающей через измерительную трубку многофазной среды, а определение значения измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку многофазной среды повторяют, в частности многократно, и из полученных при этом значений измерения выводят среднее значение, причем для определения значения измерения для газообразной фазы протекающей через измерительную трубку многофазной среды из полученного среднего значения вычитают значение измерения для по меньшей мере одной жидкой фазы протекающей через измерительную трубку многофазной среды.

Еще одним объектом изобретения является способ эксплуатации ядерно-магнитного расходомера для измерения расхода протекающей через измерительную трубку многофазной среды, причем ядерно-магнитный расходомер содержит ядерно-магнитное измерительное устройство и дополнительное измерительное устройство, реализующее другой принцип измерения. При помощи дополнительного измерительного устройства многократно, а именно последовательно, определяют значение измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку многофазной среды, и при (n+1)-ом определении учитывают полученное при n-ом определении значение измерения.

На чертежах показаны:

Фиг. 1 схематично, первый пример осуществления предлагаемого ядерно-магнитного расходомера с состоящей из одной части измерительной трубкой, и

Фиг. 2 схематично, второй пример осуществления предлагаемого ядерно-магнитного расходомера с состоящей из первой и второй части измерительной трубки измерительной трубкой.

На фиг. 1 схематично показан первый пример осуществления, а на фиг. 2 - второй пример осуществления предлагаемого ядерно-магнитного расходомера 1. Каждый из ядерно-магнитных расходомеров 1 включает в себя ядерно-магнитное измерительное устройство 2 для измерения расхода протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды 4. Ядерно-магнитное измерительное устройство 2 расположено вокруг измерительной трубки 3. Дополнительно предусмотрено дополнительное измерительное устройство, которое имеет другой измерительный принцип, чем ядерно-магнитный измерительный принцип. В обоих примерах осуществления дополнительное измерительное устройство является расходомерным устройством 5 дифференциального давления. При этом расходомерное устройство 5 дифференциального давления в каждой из двух точек 6а, 6b измерения, различающихся своим положением в продольном направлении 7 измерительной трубки 3, может быть снабжено датчиком 8а, 8b давления.

Как в первом примере осуществления, так и во втором примере осуществления предлагаемого ядерно-магнитного расходомера 1 осуществляется измерение давления среды 4 в измерительной трубке 3 через отверстия в стенке измерительной трубки 3. При этом в двух точках 6а, 6b измерения, которые имеют смещение в продольном направлении 7 измерительной трубки 3, соответственно, предусмотрен датчик 8а, 8b давления. Однако также могут быть предусмотрены дополнительные расходомеры. Возникающая в результате этого избыточность повышает точность измерений давления. В расходомерах 8а, 8b в качестве датчиков давления использованы имеющиеся на рынке датчики давления.

В первом примере осуществления предлагаемого ядерно-магнитного расходомера, см. фиг. 1, измерительная трубка 3 в своем продольном направлении 7 характеризуется постоянством площадей внутреннего поперечного сечения. По причине обусловленного протеканием среды 4 в измерительной трубке 3 трения между средой 4 и измерительной трубкой 3 давление среды 4 в измерительной трубке 3 в направлении потока среды 4 в продольном направлении 7 измерительной трубки падает. Датчики 8а, 8b давления измеряют соответственно различные по величине давления; давление в точке 6а измерения выше, чем давление в точке 6b измерения.

Во втором примере осуществления предлагаемого ядерно-магнитного расходомера, см. фиг. 2, измерительная трубка 3 состоит из первой части 9а измерительной трубки и из второй части 9b измерительной трубки. Ядерно-магнитное измерительное устройство 2 расположено вокруг первой части 9а измерительной трубки. Дополнительное измерительное устройство, в примере осуществления - расходомерное устройство 5 дифференциального давления - реализовано в комбинации со второй частью измерительной трубки 9b. Первая часть 9а измерительной трубки, таким образом, является частью частично магнитного измерительного устройства 2, в то время как вторая часть измерительной трубки 9b является частью расходомерного устройства 5 дифференциального давления. Ядерно-магнитное измерительное устройство 2 с первой частью 9а измерительной трубки и расходомерным устройством 5 дифференциального давления со второй частью измерительной трубки 9b образуют одинаково модульно построенный предлагаемый ядерно-магнитный расходомер 1.

Как показано на фиг. 2, показанный на этой фигуре второй пример осуществления второй части 9b измерительной трубки 3 снабжен первым сегментом 10а, следующим за первым сегментом 10а вторым сегментом 10b и следующим за вторым сегментом 10b третьим сегментом 10с. При этом площади поперечного сечения в первом сегменте 10а и в третьем сегменте 10с постоянны, в то время как площадь поперечного сечения во втором сегменте 10b изменяется по закону, отличному от поперечного сечения в первом сегменте 10а и в третьем сегменте 10с. Конкретным образом, площади поперечного сечения во втором сегменте 10b меньше, чем площади поперечного сечения в первом сегменте 10а и в третьем сегменте 10с. Конкретным образом, сегменты 10а, 10b и 10с второй части 9b измерительной трубки образуют трубку Вентури. За счет выполнения второй части 9b измерительной трубки в виде трубки Вентури перепад давления между датчиками 8а и 8b давления больше, чем перепад давления между датчиками 8а и 8b давления в первом примере осуществления. Этот более высокий перепад давления может привести к повышению точности измерения.

В показанном на фиг. 2 примере осуществления первая часть 9а измерительной трубки 3 в продольном направлении 7 измерительной трубки 3, то есть в направлении потока среды 4 расположена перед второй частью 9b измерительной трубки. Однако также возможно, чтобы первая часть 9а измерительной трубки была предусмотрена за второй частью 9b измерительной трубки. В зависимости от расположения первой части 9а измерительной трубки относительно второй части 9b измерительной трубки первая часть 9а измерительной трубки может представлять собой или входную область предлагаемого ядерно-магнитного расходомера 1 или его выходную область.

Ядерно-магнитный расходомер 2 и первая часть 9а измерительной трубки вместе образуют описанный в самом начале ядерно-магнитный расходомер. Вторая часть 9b измерительной трубки и расходомерное устройство 5 дифференциального давления модульно расширяют расходомер до предлагаемого ядерно-магнитного расходомера 1.

Профиль изменения площади поперечного сечения второй части 9b измерительной трубки 3 разделен вдоль продольной оси 7 на три сегмента, а именно на первый сегмент 10а, следующий за первым сегментом 10а в направлении потока среды 4 второй сегмент 10b и еще один, следующий за вторым сегментом 10b в направлении потока третий сегмент 10с. При этом площади поперечного сечения как в первом сегменте 10а, так и в третьем сегменте 10с постоянны, в то время как площадь поперечного сечения вдоль продольной оси 7 во втором сегменте 10b изменяется по закону, отличном от поперечного сечения в первом сегменте 10а и во втором сегменте 10b. В частности, профиль изменения поперечного сечения сегментов 10а, 10b и 10с совместно образует трубку Вентури. Продольные участки 6а, 6b, на которых расположены оба датчика 8а, 8b давления предусмотрены в точках на продольной оси 7, в которых значения давления протекающей среды 4 в части 9b измерительной трубки отличаются друг от друга по причине изменения поперечного сечения.

За счет выполнения второй части 9b измерительной трубки в виде трубки Вентури перепад давления между датчиками 8а, 8b давления больше, чем перепад давления между датчиками 8а, 8b давления в первом примере осуществления. Более высокий перепад давления сопровождается более высоким сопротивлением потоку среды 4 в измерительной трубке 3. Более высокий перепад давления как следствие имеет улучшенную точность измерения.

Если смотреть в направлении потока среды 4, первая часть 9а измерительной трубки расположена перед второй частью 9b измерительной трубки. Однако также возможно, чтобы первая часть 9а измерительной трубки была расположена за второй частью 9b измерительной трубки. Для точного измерения давления требуется как входная область до, так и выходная область после второй части 9b измерительной трубки. В зависимости от расположения первой части 9а измерительной трубки относительно второй части 9b измерительной трубки первая часть 9а измерительной трубки может представлять собой входную или выходную область.

Предлагаемый ядерно-магнитный расходомер 1 может для измерения расхода протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды 4 эксплуатироваться следующим образом:

а) При помощи предусмотренного у предлагаемого ядерно-магнитного расходомера 1 дополнительного измерительного устройства, в представленном и описанном примере осуществления, таким образом, расходомерного устройства 5 дифференциального давления, определяется значение измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды 4.

б) При помощи ядерно-магнитного измерительного устройства 2 определяется значение измерения для жидкой фазы или жидких фаз протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды 4.

в) Для определения значения измерения для газообразной фазы протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды 4 из полученного при помощи дополнительного измерительного устройства, в примере осуществления, то есть расходомерного устройства 5 дифференциального давления, для совокупно протекающей через измерительную трубку многофазной среды 4 вычитают полученное при помощи ядерно-магнитного измерительного устройства 2 значение измерения для жидкой фазы или жидких фаз протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды 4.

Предпочтительным образом, при вышеописанном способе определение значения измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды 4 повторяют, преимущественным образом повторяют несколько раз, и из полученных при этом значений измерения выводят среднее значение, и для определения значения измерения для газообразной фазы протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды 4 из полученного среднего значения вычитают значение измерения для жидкой фазы или жидких фаз протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды.

Выше уже пояснялось, что ранее упомянутый способ эксплуатации ядерно-магнитного расходомера 1 основан на «черно-белом рассмотрении», которое оставляет неучтенным тот факт, что получение достаточно точного первого значения измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды, во всяком случае, тогда, когда работают с расходомерным устройством 5 дифференциального давления в качестве дополнительного измерительного устройства, зависит от плотности протекающей через измерительную трубку 3 среды 4, и что плотность протекающей через измерительную трубку 3 среды 4, в свою очередь, зависит от состава протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды 4, а именно от долей жидкой фазы или же жидких фаз и газообразной фазы в общем объеме протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды 4. С учетом этого рекомендуется способ эксплуатации предлагаемого ядерно-магнитного расходомера 1 для измерения расхода протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды 4, причем ядерно-магнитный расходомер 1 снабжен ядерно-магнитным измерительным устройством 2 и дополнительным измерительным устройством, реализующим другой принцип измерения, в частности расходомерным устройством 5 дифференциального давления, отличающийся тем, что при помощи дополнительного измерительного устройства несколько раз, а именно последовательно, определяется значение измерения для полного объема протекающей через измерительную трубку 3 среды 4 и что при (n+1)-ом определении учитывается полученное при n-ом определении значение измерения. При этом, таким образом, при (n+1)-ом определении значения измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды 4 учитывается полученное при n-ном определении значение измерения, то есть учитывается зависимость плотности протекающей через измерительную трубку 3 среды 4 от состава протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды 4.

То, что пояснялось ранее, то есть многократное определение совокупно протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды 4 при помощи дополнительного измерительного устройства, предпочтительным образом, осуществляется в течение такого времени, пока разница между полученным при (n+1)-ом определении значением измерения и полученным при n-ом определении значением измерения является меньшей, чем предварительно заданное, рассматриваемое как допустимое отклонение, например отклонение в 3% или меньше, при определенных обстоятельствах также в 1%.

При вышеописанном многократном определении общего объема протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды 4 при помощи дополнительного измерительного устройства при втором определении, при третьем определении до (n+1)-го определения работают с алгоритмом или с алгоритмами, которые определяют плотность протекающей через измерительную трубку 3 многофазной среды 4, то есть доли жидкой фазы или же жидких фаз, с одной стороны, и газообразной фазы, с другой стороны.

ССЫЛОЧНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

1 Расходомер

2 Измерительное устройство

3 Измерительная трубка

4 Среда

5 Расходомерное устройство дифференциального давления

6а, 6b Разнесенные в продольном направлении точки измерения

7 Продольная ось

8а, 8b Датчики давления

9а Первая часть измерительной трубки

9b Вторая часть измерительной трубки

10а Первый сегмент

10а Второй сегмент

10а Третий сегмент

1. Ядерно-магнитный расходомер для измерения расхода протекающей через измерительную трубку (3) многофазной среды (4), содержащий ядерно-магнитное измерительное устройство (2), расположенное вокруг измерительной трубки (3), отличающийся тем, что он дополнительно содержит расходомерное устройство (5) дифференциального давления, выполненное для измерения дифференциального давления среды (4) в измерительной трубке (3) и содержащее по меньшей мере по одному датчику (8а, 8b) давления по меньшей мере в двух точках (6а, 6b) измерения, различающихся своим положением в продольном направлении (7) измерительной трубки (3).

2. Ядерно-магнитный расходомер по п. 1, отличающийся тем, что точки (6а, 6b) измерения предусмотрены в точках измерительной трубки (3), в которых значения давления среды (4), текущей в измерительной трубке (3), отличаются друг от друга по причине изменения поперечного сечения измерительной трубки.

3. Ядерно-магнитный расходомер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что измерительная трубка (3) состоит из первой части (9а) и второй части (9b), причем ядерно-магнитное измерительное устройство (2) расположено вокруг первой части (9а) измерительной трубки, а расходомерное устройство (5) дифференциального давления реализовано в соединении со второй частью (9b) измерительной трубки.

4. Ядерно-магнитный расходомер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что измерительная трубка (3) в продольном направлении (7) измерительной трубки (3) имеет по меньшей мере первый сегмент (10а), следующий за первым сегментом (10а) второй сегмент (10b) и следующий за вторым сегментом (10b) третий сегмент (10с), причем площадь поперечного сечения в первом сегменте (10а) и в третьем сегменте (Юс) постоянна, а площадь поперечного сечения во втором сегменте (10b) изменяется по закону, отличному от поперечного сечения в первом сегменте (10а) и в третьем сегменте (10с).

5. Ядерно-магнитный расходомер по п. 3, отличающийся тем, что измерительная трубка (3) в продольном направлении (7) измерительной трубки (3) имеет по меньшей мере первый сегмент (10а), следующий за первым сегментом (10а) второй сегмент (10b) и следующий за вторым сегментом (10b) третий сегмент (10с), причем площадь поперечного сечения в первом сегменте (10а) и в третьем сегменте (10с) постоянна, а площадь поперечного сечения во втором сегменте (10b) изменяется по закону, отличному от поперечного сечения в первом сегменте (10а) и в третьем сегменте (10с).

6. Ядерно-магнитный расходомер по п. 4, отличающийся тем, что сегменты (10а, 10b, 10c) измерительной трубки (3) предусмотрены во второй части (9b) измерительной трубки.

7. Ядерно-магнитный расходомер по п. 5, отличающийся тем, что сегменты (10а, 10b, 10c) измерительной трубки (3) предусмотрены во второй части (9b) измерительной трубки.

8. Ядерно-магнитный расходомер по п. 4, отличающийся тем, что площади поперечного сечения во втором сегменте (10b) меньше, чем площади поперечного сечения в первом сегменте (10а) и в третьем сегменте (10с).

9. Ядерно-магнитный расходомер по одному из пп. 5-7, отличающийся тем, что площади поперечного сечения во втором сегменте (10b) меньше, чем площади поперечного сечения в первом сегменте (10а) и в третьем сегменте (10с).

10. Ядерно-магнитный расходомер по п. 8, отличающийся тем, что измерительная трубка (3) во втором сегменте (10b) имеет выполненную с возможностью закрепления во втором сегменте (10b) вставку.

11. Ядерно-магнитный расходомер по п. 9, отличающийся тем, что измерительная трубка (3) во втором сегменте (10b) имеет выполненную с возможностью закрепления во втором сегменте (10b) вставку.

12. Ядерно-магнитный расходомер по п. 10 или 11, отличающийся тем, что вставка в продольном направлении измерительной трубки (3) имеет конически изменяющееся поперечное сечение.

13. Ядерно-магнитный расходомер по п. 8, или 10, или 11, отличающийся тем, что в области второго сегмента (10b) реализована диафрагма, сопло или сопло Вентури.

14. Ядерно-магнитный расходомер по п. 8, или 10, или 11, отличающийся тем, что сегменты (10а, 10b и 10с) совместно образуют трубку Вентури.

15. Ядерно-магнитный расходомер по п. 4, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения во втором сегменте (10b) больше, чем площади поперечного сечения в первом сегменте (10а) и в третьем сегменте (10с).

16. Ядерно-магнитный расходомер по одному из пп. 5-7, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения во втором сегменте (10b) больше, чем площади поперечного сечения в первом сегменте (10а) и в третьем сегменте (10с).

17. Способ эксплуатации ядерно-магнитного расходомера для измерения расхода многофазной среды, содержащей газообразную фазу и по меньшей мере одну жидкую фазу и протекающей через измерительную трубку, причем ядерно-магнитный расходомер содержит ядерно-магнитное измерительное устройство и дополнительное измерительное устройство, реализующее другой принцип измерения, отличающийся тем, что

при помощи дополнительного измерительного устройства определяют значение измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку многофазной среды,

при помощи ядерно-магнитного измерительного устройства определяют значение измерения для по меньшей мере одной жидкой фазы, протекающей через измерительную трубку многофазной среды,

для определения значения измерения для газообразной фазы, протекающей через измерительную трубку многофазной среды, из полученного при помощи дополнительного измерительного устройства значения измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку многофазной среды вычитают полученное при помощи ядерно-магнитного измерительного устройства значение измерения для по меньшей мере одной жидкой фазы, протекающей через измерительную трубку многофазной среды,

определение значения измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку многофазной среды повторяют, и из полученных при этом значений измерения выводят среднее значение, причем для определения значения измерения для газообразной фазы, протекающей через измерительную трубку многофазной среды, из полученного среднего значения вычитают значение измерения для по меньшей мере одной жидкой фазы, протекающей через измерительную трубку многофазной среды.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что определение значения измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку многофазной среды повторяют многократно.

19. Способ эксплуатации ядерно-магнитного расходомера для измерения расхода протекающей через измерительную трубку многофазной среды, причем ядерно-магнитный расходомер содержит ядерно-магнитное измерительное устройство и дополнительное измерительное устройство, реализующее другой принцип измерения, отличающийся тем, что при помощи дополнительного измерительного устройства многократно, а именно последовательно, определяют значение измерения для совокупно протекающей через измерительную трубку многофазной среды, и при (n+1)-ом определении учитывают полученное при n-ом определении значение измерения.

20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что многократное определение совокупно протекающей через измерительную трубку многофазной среды при помощи дополнительного измерительного устройства осуществляют до тех пор, пока разница между полученным при (n+1)-ом определении значением измерения и полученным при n-ом определении значением измерения не станет меньшей, чем предварительно заданное, рассматриваемое как допустимое отклонение.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу калибровки ядерно-магнитного расходомера. Способ калибровки ядерно-магнитного расходомера (2), выполненного с возможностью протекания многофазной среды (3) через его измерительную трубу (4), подключаемую к входной трубе (6), расположенной перед измерительной трубой (4) по направлению (5) потока среды, и к выходной трубе (7), расположенной после измерительной трубы (4) по направлению (5) потока среды, причем с измерительной трубой (4) соотнесен байпас (8), к которому относятся входной клапан (10) и/или выходной клапан (11), а также обводная труба (9), соединяемая для калибровки с одной стороны с входной трубой (6), а с другой стороны - с выходной трубой (7), а именно через входной клапан (10), или через выходной клапан (11), или через входной клапан (10) и через выходной клапан (11), характеризующийся тем, что в режиме калибровки расходомера (2) среду (3), которая в режиме измерений проходит из входной трубы (6) через входной клапан (10) байпаса (8) в измерительную трубу (3), а оттуда - через выходной клапан (11) байпаса (8) в выходную трубу (7), направляют из входной трубы (6) через входной клапан (10) байпаса (8) в обводную трубу (9), а оттуда - через выходной клапан (11) байпаса (8) в выходную трубу (7), и выполняют измерения в отношении среды (3), стоящей в измерительной трубе (4).

Изобретение относится к способам измерения расхода жидкости, а именно к области автоматизированного бесконтактного контроля расхода жидкости в трубопроводе методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР), и может быть использовано в химической, атомной, нефтеперерабатывающей промышленности для контроля агрессивных, абразивных и загрязненных жидкостей.

Изобретение относится к области измерения расхода жидкости методом анализа сигналов ЯМР. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в ядерно-магнитных расходомерах для многофазной среды, предназначенных преимущественно для измерения количества жидкости в протекающей через трубопровод многофазной среде и используемых в условиях значительных перепадов температуры и влажности воздуха, в частности для измерения количества нефти, подаваемой из скважины в смеси с газом, глиной, песком и т.п.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в жидкостных ядерно-магнитных расходомерах, предназначенных преимущественно для измерения больших количеств протекающих под повышенным давлением жидкостей и пригодных для работы с агрессивными средами.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике измерения расхода жидкости, транспортируемой по трубопроводу, а более конкретно к области измерения расхода нефти при взаимных расчетах.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых расходов в медицине, химии, метрологии. .

Изобретение относится к технике измерения расхода жидкостей методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР). .

Изобретение относится к технике измерения расхода жидкостей. .

Описан и представлен ядерно-магнитный расходомер для измерения расхода протекающей через измерительную трубку многофазной среды с ядерно-магнитным измерительным устройством, причем ядерно-магнитное измерительное устройство расположено вокруг измерительной трубки. Согласно изобретению дополнительно к ядерно-магнитному измерительному устройству предусмотрено другое измерительное устройство, реализующее другой принцип измерения, в описанном и представленном примере осуществления расходомер дифференциального давления. Расходомер дифференциального давления выполнен для измерения дифференциального давления среды в измерительной трубке и по меньшей мере в двух в продольном направлении измерительной трубки различных точках измерения предусмотрен соответственно датчик давления. Технический результат - улучшение точности измерения расхода ядерно-магнитного расходомера для газообразной фазы. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх