UA82719C2 - Isokynetic integral gas sampler - Google Patents

Abstract

Винахід належить до пристроїв відбору проб газорідинних сумішей з трубопроводів та може бути використаний у нафтовій, газовій, хімічній промисловості. Ізокінетичний інтегральний пробовідбірник газу містить зонд, встановлений у трубопроводі перпендикулярно газовому потоку та обладнаний щілиною, що спрямована назустріч газовому потоку та сполучена з відбірним каналом. Згідно з винаходом, зонд виконаний у формі порожнистого зрізаного конуса, обладнаний вихідним патрубком, зорієнтованим за напрямком руху потоку газу, всередині зонда навпроти щілини розміщено екран. Щілина розташована на бічній поверхні зрізаного конуса та виконана трапецієподібною. Винахід забезпечує можливість відбору проби газу без порушення його складу в процесі відбору, підвищення достовірності відібраної проби. Крім того, суттєво підвищується надійність роботи пробовідбірника завдяки ефекту самоочищення зонда через вихідний патрубок.

Description

Винахід відноситься до пристроїв відбору проб газорідинних сумішей з трубопроводів та може використовуватись у нафтовій, газовій, хімічній, харчовій, медичній та в інших галузях промисловості.

Відомий пробовідбірник до складу якого входить зонд встановлений перпендикулярно потоку та сполучений з відбірним каналом (а.с. СРСР Ме397803, МПК С201М1/10; опубл. 17.09.1973). Зонд пробовідбірника виконаний у формі трубки з отворами, що розміщені по всій її довжині.

Недоліком відомого пробовідбірника є недостатня достовірність відбору проби внаслідок того, що швидкість вхідного потоку в зонді відрізняється від швидкості потоку в трубопроводі, з якого відбирається проба (недотримання . умов ізокінетичності відбору).

Найближчим аналогом до заявленого технічного рішення є відомий пробовідбірник газу до складу якого входить зонд встановлений перпендикулярно газовому потоку та обладнаний щілиною, що спрямована назустріч потоку газу та сполучена з відбірним каналом (ас. СРСР Мо84518, нац. кл. 42/, 401, заявка Ме374334 від 13.02.1948). Особливістю конструкції відомого пробовідбірника є виконання зонду хрестоподібним з хрестоподібною щілиною на ньому. Пробовідбірник також обладнаний системою охолодження та системою " вирівнювання тиску на вході в . газоаналізатор, яка складається з додаткового відбірного каналу, манометра, циліндра з поршнем, до якого прикріплено вантаж.

Недоліком відомого пробовідбірника є недостатня достовірність відбору проби газу внаслідок того, що швидкість вхідного потоку в зонді відрізняється від швидкості газового потоку в трубопроводі, з якого відбирається проба (недотримання умов ізокінетичності відбору). Крім того, внаслідок цієї різниці швидкостей, концентрація рідинних та механічних включень у відібраній пробі не буде відповідати їх концентрації у досліджуваному газовому потоці. Хрестоподібний зонд пробовідбірника створює значний опір газовому потоку в трубопроводі, що призводить до підвищення ступеня турбулізації потоку і, як наслідок, також зменшує достовірність проби. Ще одним недоліком цього пробовідбірника є складність його конструкції, внаслідок чого значно ускладнюється робота з ним.

Задачею винаходу є підвищення достовірності відібраної проби шляхом забезпечення умов ізокінетичності її відбору з витратою з усередненою швидкістю газорідинного потоку, який досліджується, та шляхом усереднення проби безпосередньо у порожнині зонда пробовідбірника.

Поставлена задача досягається тим, що у відомому ізокінетичному інтегральному пробовідбірнику газу, до складу якого входить зонд встановлений перпендикулярно газовому потоку та обладнаний щілиною, що спрямована назустріч газовому потоку та сполучена з відбірним каналом. згідно з винаходом, зонд виконаний у формі полого усіченого конусу, обладнаний вихідним патрубком зорієнтованим за напрямком руху потоку газу, всередині зонду навпроти щілини розміщено екран, а щілина розташована на бічній поверхні усіченого конусу та виконана трапецієподібною.

Можливий варіант виконання пробовідбірника, в якому висота екрану більша або дорівнює діаметру вихідного патрубка.

В іншому варіанті виконання площа щілини зонду дорівнює сумі площ отвору вихідного патрубка та отвору відбірного каналу.

В наступному варіанті виконання ширина кожної ділянки щілини обернено пропорційна швидкості газового потоку на цій ділянці.

Технічним результатом є забезпечення можливості відбору проби газу без порушення його складу в процесі відбору. Це стає можливим внаслідок того, що завдяки виконанню зонду у формі полого усіченого конусу та обладнання його вихідним патрубком зорієнтованим за напрямком руху потоку газу, розміщенню екрану навпроти щілини зонду; та виконанню щілини зонду трапецієподібною, відбувається відбір проби за умов ізокінетичності. В свою чергу, ізокінетичність забезпечується тим, що відбір відбувається з витратою з усередненою швидкістю досліджуваного газорідинного потоку та шляхом усереднення проби безпосередньо у порожнині зонда пробовідбірника. Крім того, суттєво підвищується надійність роботи пробовідбірника завдяки ефекту самоочищення зонду через вихідний патрубок.

На Ффіг.1 схематично зображений ізокінетичний інтегральний пробовідбірник газу, на фіг.2 зображений переріз

А-А фіг.1, на фіг.3 зображений вигляд Б Фіг.1.

Ізокінетичний інтегральний пробовідбірник газу складається із зонда 1 встановленого перпендикулярно газовому потоку та виконаного у формі полого усіченого конусу, і вихідного патрубка 2 зорієнтованого за напрямком руху газовому потоку. Зонд 1 обладнаний щілиною 3, яка розташована на його бічній поверхні та виконана трапецієподібною. Всередині зонду 1 навпроти щілини З розміщено екран 4. Зонд 1 з'єднаний з втулкою 5, в якій виконаний відбірний канал 6, отвір, якого відкривається у внутрішню порожнину зонду 1. За допомогою каналу 6 внутрішня порожнину зонду 1 сполучена з малогабаритною гідрогеологічною сепараційною установкою або з контейнером (на кресленнях не показані). Втулка 5 розміщена в патрубку 7, що встановлений на трубопроводі 8, з якого відбирається проба газу. Найбільш оптимальним з точки зору досягнення заявленого технічного результату є варіант виготовлення пробовідбірника в якому висота екрану 4 більше або дорівнює діаметру вихідного патрубка 2, площа щілини З зонду 1 дорівнює сумі площ отвору вихідного патрубка 2 та отвору відбірного каналу 6, а ширина кожної ділянки щілини З обернено пропорційна швидкості газового потоку на цій ділянці.

В залежності від діаметру трубопроводу 8, з якого відбирається проба газу, можливі варіанти виконання пробовідбірника з різними розмірами зонду.

Ізокінетичний інтегральний пробовідбірник газу працює таким чином.

Перед використанням пробовідбірника проводять його встановлення на трубопроводі. Для цього, в залежності від діаметру трубопроводу 8, з якого планують відбирати пробу газу, в патрубок 7 встановлюють пробовідбірник, розмір зонду 1 якого становить половину діаметру трубопроводу 8.

Газовий потік, рухаючись по трубопроводу 8, зустрічає на своєму шляху зонд 1, що встановлений перпендикулярно його руху, проходить крізь щілину З і потрапляє у внутрішню порожнину зонда 1. Завдяки трапецієподібній формі щілини 3, ширина кожної ділянки якої обернена пропорційна швидкості газового потоку на цій ділянці, кількість газу, що потрапляє у внутрішню порожнину зонду 1 з різних ділянок перпендикулярного перерізу трубопроводу 8, буде зворотно пропорційна швидкості потоку на цій ділянці. Екран 4 перешкоджає наскрізному проходженню газового потоку від щілини З до вихідного патрубка 2. Внаслідок виникнення турбулентності за екраном 4 створюється зона . змішування струменів газового потоку, таким чином в отвір відбірного каналу 6 потрапляє усереднений потік всіх-вхідних струменів. Із створеної зони змішування струмені газу потрапляють в отвір вихідного патрубка 2 та в отвір відбірного каналу 6 пропорційно до площі цих отворів.

Оскільки площа щілини З зонду 1 дорівнює сумі-площ прохідного отвору вихідного патрубка 2 та отвору відбірного каналу 6, швидкість руху газового потоку у внутрішній порожнині зонда 1 та на вході в отвір відбірного каналу 6 буде дорівнювати середній швидкості газового потоку у трубопроводі 8, тобто виконується умова ізокінетичності. З відбірного каналу 6 газовий потік надходить до малогабаритної гідрогеологічної сепараційної установки або контейнера (на кресленні не показані).

Механічні домішки, що переносяться разом з газовим потоком і можуть потрапити всередину зонду 1, виводяться з його внутрішньої порожнини через вихідний патрубок 2 і, таким чином, не забруднюють внутрішню порожнинну зонду 1.

Для проведення технічного обслуговування пробовідбірника достатньо вийняти з патрубка 7 втулку 5 ч прикріпленим до неї зондом 1.

ХХ 8 пЕлЕ ТТ МОГИЛИ : іх ! Кі ! ! с и . її

ВХ і няня кг Пенн потоку ! дення фу: | у Шини вро одонть ли я Спр й пд сх АД птн, водят 7 Ох ще

Відібрана проба

Фіг. 1

АХА

Х

7, У Ж і т г и і. м і ся ч р ! ЦД м пн р ! ї ко

Я Ед З де со би БУЄ -

Фіг.2

Б-Б 1. : 3 ши де - у Щурат а а с нн ри не ї вх ре ; рих ! но й Фіг. З

Claims (4)

1. Ізокінетичний інтегральний пробовідбірник газу, до складу якого входить зонд, встановлений у трубопроводі перпендикулярно газовому потоку та обладнаний щілиною, що спрямована назустріч газовому потоку та сполучена з відбірним каналом, який відрізняється тим, що зонд виконаний у формі порожнистого зрізаного конуса, обладнаний вихідним патрубком, зорієнтованим за напрямком руху потоку газу, всередині зонда навпроти щілини розміщено екран, а щілина розташована на бічній поверхні зрізаного конуса та виконана трапецієподібною.

2. Ізокінетичний інтегральний пробовідбірник газу за п. І, який відрізняється тим, що висота екрана більша або дорівнює діаметру вихідного патрубка.

3. Ізокінетичний інтегральний пробовідбірник газу за п. І, який відрізняється тим, що площа щілини зонда дорівнює сумі площ отвору вихідного патрубка та отвору відбірного каналу.

4. Ізвокінетичний інтегральний пробовідбірник газу за п. І, який відрізняється тим, що ширина кожної ділянки щілини обернено пропорційна швидкості газового потоку на цій ділянці.