UA82719C2

UA82719C2 - Isokynetic integral gas sampler

Info

Publication number: UA82719C2
Application number: UAA200604240A
Authority: UA
Inventors: Ihor Vasyliovych Sukhorukov; Mykola Vasyliovych Hordiichuk; Lidia Oleksiivna Bondarevska; Yevhen Oleksandrovych Letiuk; Mykhailo Serhiiovych Chus; Valerii Volodymyrovych Tiurin; Volodymyr Semenovych Slyvkanych; Hennadii Oleksandrovych Khomenko
Original assignee: Ukrhazvydobuvannia Subsidiary
Priority date: 2006-04-17
Filing date: 2006-04-17
Publication date: 2008-05-12

Abstract

The invention relates to devices for sampling gas-liquid mixes from pipelines and can be used in oil, gas, chemical industry. Iso-kinetic gas sampler has probe installed in pipeline normally with respect to gas flow and equipped with slot directed towards gas flow and connected to sampling channel. According to the invention the probe is arranged as hollow truncated cone equipped with output branch pipe directed in direction of motion of gas flow, inside the probe in front of the slot screen is placed. The slot if placed at side surface of truncated cone and is made trapezium-like. The invention provides possibility of gas sampling without violation of its content in process of sampling increase of reliability of sample. Besides that reliability of operation of sampler is increased a lot due to effect of self-cleaning of probe through output branch pipe.

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.The invention relates to devices for sampling gas-liquid mixtures from pipelines and can be used in the oil, gas, chemical, food, medical and other industries.

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.A well-known sampler, which includes a probe installed perpendicular to the flow and connected to the sampling channel (a.s. USSR Me397803, IPC S201М1/10; publ. 09/17/1973). The probe of the sampler is made in the form of a tube with holes located along its entire length.

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).The disadvantage of the known sampler is insufficient reliability of sample selection due to the fact that the speed of the incoming flow in the probe differs from the speed of the flow in the pipeline from which the sample is taken (non-observance of isokinetic sampling conditions).

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.The closest analogue to the declared technical solution is a well-known gas sampler, which includes a probe installed perpendicular to the gas flow and equipped with a slot directed towards the gas flow and connected to the sampling channel (as. USSR Mo84518, national cl. 42/, 401, application Me374334 dated February 13, 1948). A feature of the design of the well-known sampler is that the probe is cross-shaped with a cross-shaped slot on it. The sampler is also equipped with a cooling system and a pressure equalization system at the entrance to the gas analyzer, which consists of an additional sampling channel, a manometer, a cylinder with a piston to which the load is attached.

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.The disadvantage of the known sampler is insufficient reliability of gas sampling due to the fact that the velocity of the input flow in the probe differs from the velocity of the gas flow in the pipeline from which the sample is taken (non-observance of isokinetic sampling conditions). In addition, due to this speed difference, the concentration of liquid and mechanical inclusions in the selected sample will not correspond to their concentration in the studied gas stream. The cross-shaped probe of the sampler creates a significant resistance to the gas flow in the pipeline, which leads to an increase in the degree of flow turbulence and, as a result, also reduces the reliability of the sample. Another disadvantage of this sampler is the complexity of its design, which makes it much more difficult to work with it.

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.The objective of the invention is to increase the reliability of the sample taken by ensuring the isokinetic conditions of its selection with a flow averaged at the average speed of the gas-liquid flow under investigation and by averaging the sample directly in the probe cavity of the sampler.

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.The task is achieved by the well-known isokinetic integral gas sampler, which includes a probe installed perpendicular to the gas flow and equipped with a gap directed towards the gas flow and connected to the sampling channel. according to the invention, the probe is made in the form of a hollow truncated cone, equipped with an outlet nozzle oriented in the direction of the gas flow, a screen is placed inside the probe opposite the slot, and the slot is located on the side surface of the truncated cone and is trapezoidal.

Можливий варіант виконання пробовідбірника, в якому висота екрану більша або дорівнює діаметру вихідного патрубка.A variant of the sampler is possible, in which the height of the screen is greater than or equal to the diameter of the outlet pipe.

В іншому варіанті виконання площа щілини зонду дорівнює сумі площ отвору вихідного патрубка та отвору відбірного каналу.In another embodiment, the area of the probe gap is equal to the sum of the areas of the opening of the outlet nozzle and the opening of the sampling channel.

В наступному варіанті виконання ширина кожної ділянки щілини обернено пропорційна швидкості газового потоку на цій ділянці.In the following version, the width of each section of the gap is inversely proportional to the gas flow rate in this section.

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.The technical result is the provision of the possibility of gas sampling without disturbing its composition during the sampling process. This becomes possible due to the fact that due to the design of the probe in the form of a hollow truncated cone and its equipment with an outlet nozzle oriented in the direction of the gas flow, placement of the screen opposite the probe gap; and making the probe gap trapezoidal, the sample is taken under isokinetic conditions. In turn, isokineticity is ensured by the fact that the sampling takes place with a flow with an averaged speed of the studied gas-liquid flow and by averaging the sample directly in the probe cavity of the sampler. In addition, the reliability of the sampler is significantly increased due to the self-cleaning effect of the probe through the outlet nozzle.

На Ффіг.1 схематично зображений ізокінетичний інтегральний пробовідбірник газу, на фіг.2 зображений перерізFig. 1 schematically shows an isokinetic integral gas sampler, Fig. 2 shows a section

А-А фіг.1, на фіг.3 зображений вигляд Б Фіг.1.A-A Fig. 1, Fig. 3 shows view B Fig. 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.The isokinetic integral gas sampler consists of a probe 1 installed perpendicular to the gas flow and made in the form of a hollow truncated cone, and an outlet nozzle 2 oriented in the direction of the gas flow. Probe 1 is equipped with a slot 3, which is located on its side surface and is trapezoidal. A screen 4 is placed inside the probe 1 opposite the slot C. The probe 1 is connected to a bushing 5, in which there is a selection channel 6, a hole that opens into the inner cavity of the probe 1. With the help of channel 6, the inner cavity of the probe 1 is connected to a small-sized hydrogeological separation unit or with a container (not shown in the drawings). The sleeve 5 is placed in the nozzle 7, which is installed on the pipeline 8, from which the gas sample is taken. The most optimal from the point of view of achieving the stated technical result is the option of manufacturing a sampler in which the height of the screen 4 is greater than or equal to the diameter of the outlet nozzle 2, the area of the gap Z of the probe 1 is equal to the sum of the areas of the opening of the outlet nozzle 2 and the opening of the sampling channel 6, and the width of each section of the gap Z inversely proportional to the gas flow rate in this section.

В залежності від діаметру трубопроводу 8, з якого відбирається проба газу, можливі варіанти виконання пробовідбірника з різними розмірами зонду.Depending on the diameter of the pipeline 8, from which the gas sample is taken, there are possible versions of the sampler with different probe sizes.

Ізокінетичний інтегральний пробовідбірник газу працює таким чином.The isokinetic integral gas sampler works as follows.

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.Before using the sampler, it is installed on the pipeline. To do this, depending on the diameter of the pipeline 8, from which it is planned to take a gas sample, a sampler is installed in the pipe 7, the size of the probe 1 of which is half the diameter of the pipeline 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.The gas flow, moving along the pipeline 8, meets on its way the probe 1, which is installed perpendicular to its movement, passes through the gap C and enters the internal cavity of the probe 1. Due to the trapezoidal shape of the gap 3, the width of each section is inversely proportional to the velocity of the gas flow on this section, the amount of gas entering the inner cavity of the probe 1 from different sections of the perpendicular section of the pipeline 8 will be inversely proportional to the flow rate in this section. The screen 4 prevents the through passage of the gas flow from the gap C to the outlet nozzle 2. Due to the emergence of turbulence behind the screen 4, a zone is created. mixing of the jets of the gas flow, thus the averaged flow of all incoming jets enters the opening of the selection channel 6. From the created mixing zone, gas jets enter the opening of the outlet nozzle 2 and the opening of the sampling channel 6 in proportion to the area of these openings.

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).Since the area of the gap C of the probe 1 is equal to the sum of the area of the passage hole of the outlet nozzle 2 and the opening of the sampling channel 6, the speed of the gas flow in the inner cavity of the probe 1 and at the entrance to the opening of the sampling channel 6 will be equal to the average speed of the gas flow in the pipeline 8, i.e. condition of isokineticity. From the selection channel 6, the gas stream flows to a small-sized hydrogeological separation unit or container (not shown in the drawing).

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.Mechanical impurities that are carried along with the gas flow and can get inside the probe 1 are removed from its internal cavity through the outlet pipe 2 and, thus, do not contaminate the internal cavity of the probe 1.

Для проведення технічного обслуговування пробовідбірника достатньо вийняти з патрубка 7 втулку 5 ч прикріпленим до неї зондом 1.To carry out technical maintenance of the sampler, it is enough to remove the sleeve 5 h from the nozzle 7 with the probe 1 attached to it.

ХХ 8 пЕлЕ ТТ МОГИЛИ : іх ! Кі ! ! с и . їїХХ 8 пЕЛЕ ТТ МОГИЛИ: их! Ki! ! with and her

ВХ і няня кг Пенн потоку ! дення фу: | у Шини вро одонть ли я Спр й пд сх АД птн, водят 7 Ох щеVH and nanny kg Penn flow ! day fu: | at Shyny vro odont li I Spr y pd shh AD ptn, drive 7 Oh more

Відібрана пробаSelected sample

Фіг. 1Fig. 1

АХАAHA

ХH

7, У Ж і т г и і. м і ся ч р ! ЦД м пн р ! ї ко7, in Zh i t g i i. m i sia ch r ! CD m pn r ! and co

Я Ед З де со би БУЄ -I Ed Z where so would BUYE -

Фіг.2Fig. 2

Б-Б 1. : 3 ши де - у Щурат а а с нн ри не ї вх ре ; рих ! но й Фіг. ЗB-B 1.: 3 shi de - u Shchurat a a s nn ry ne yi vkh re ; roar! but also Fig. WITH

Claims

1. An isokinetic integral gas sampler, which includes a probe installed in the pipeline perpendicular to the gas flow and equipped with a slot directed towards the gas flow and connected to the sampling channel, which is characterized by the fact that the probe is made in the form of a hollow truncated cone, equipped with an outlet nozzle , oriented in the direction of the gas flow, a screen is placed inside the probe opposite the slit, and the slit is located on the side surface of the truncated cone and is trapezoidal.

2. Isokinetic integral gas sampler according to point I, which differs in that the height of the screen is greater than or equal to the diameter of the outlet nozzle.

3. Isokinetic integral gas sampler according to point I, which differs in that the area of the probe gap is equal to the sum of the areas of the opening of the outlet nozzle and the opening of the sampling channel.

4. Isokinetic integral gas sampler according to point I, which differs in that the width of each section of the gap is inversely proportional to the gas flow rate in this section.