книги / Трубопроводный транспорт нефти, нефтепродуктов и газа

бопровода. Ослабление интенсивности гамма-излучения при прохождении через жидкость находится в прямой зависимости от ее плотности. Зная действительную активность источника из­ лучения и измерив активность излучения после поглощения час­ ти гамма-лучей, можно перевести результаты измерений в еди­ ницы плотности.

В гамма-плотномерах промышленного назначения наиболь­ шее распространение в качестве источников радиоактивного из­ лучения получили изотопы кобальта-60 и цезия-137. В качестве приемников излучения применяются сцинтилляционные и га­ зоразрядные счетчики. Возникающие в счетчике электрические импульсы суммируются, усиливаются и подаются на вторичный прибор телеметрической системы.

Плотномер измеряет плотности в диапазоне 700...900 кг/м3 и достаточно точно контролирует движение смеси по трубо­ проводу.

Метод контроля последовательной перекачки с помощью гамма-плотномеров позволяет следить за прохождением смеси продуктов без непосредственного контакта с потоком жидкости, находящейся в трубопроводе.

В вибрационном плотномере АИП (рис. 5.13) контролируе­ мый продукт поступает на вход вибрационного преобразовате­ ля / и с помощью распределителя 4 разветвляется на два потока, проходящих по трубкам 9 чувствительного элемента.

На распределителе установлены платиновые термопары со­ противления 5, введенные в поток для коррекции показаний при изменении температуры контролируемого продукта. Между рас­ пределителем и трубками расположены сильфоны 2, устраняю­ щие температурные напряжения и влияние вибрации корпуса на показания прибора. Изменение жесткости сильфонов в широ­ ких пределах не сказывается на измерении плотности. На кор­ пусе вибрационного преобразователя предусмотрен влагопогло­ титель 6, предотвращающий конденсацию влаги на трубках при понижении температуры продукта. Трубки, соединенные систе­ мой упругих перемычек 7 и 8, образуют совместно с ними ме­ ханическую колебательную систему —вибратор. Механическая колебательная система вибрационного преобразователя выпол-

241

йена в виде так называемого двойного камертона, образованно­ го соединенными на концах трубками проточной системы.

Рис. 5.13. Схема плотномера АИП:

1—преобразователь; 2 —сильфон; 3 —усилитель; 4 —распределитель; 5 —термо­ пары сопротивления; б—влагопоглотитель; 7, 8 —упругие перемычки; 9 —трубка чувствительного элемента; 10 —электромагнит; 11 —блок питания; 12 —вторич­ ная аппаратура

Частота собственных колебаний камертона зависит от массы, то есть от плотности протекающей по трубкам жидкости. Часто­ та колебаний прибора составляет около 1250 Гц при порожней проточной системе, а при ее заполнении жидкостью плотностью 1000 кг/м3 частота колебаний уменьшается до 1000 Гц.

Для возбуждения и стабилизации амплитуды механических колебаний используют специальный полупроводниковый уси­ литель 3, соединенный с воспринимающими и возбуждающими колебания электромагнитами 10, расположенными между Труб­ ками 9.

Конструкция вибратора дает возможность проводить в нуж­ ных пределах настройку частоты собственных колебаний виб­ ратора: грубо — путем регулировки положения центральных перемычек 8; точно —периферийными перемычками 7, вибра­ ционный преобразователь соединяется со вторичной аппарату­ рой 12 через блок питания 11. Расстояние передачи сигнала от преобразователя до вторичного прибора не более 1000 м.

242

ратуры жидкости в трубопроводе, что используется для компен­ сации температурной погрешности измерения датчиком 1. Вто­ рая пара аналогичных датчиков монтируется на трубопроводе на расстоянии от первой пары, превышающем максимальную дли­ ну зоны смеси (около 5 км). Каждая пара датчиков соединяется с сопоставителем емкостей 3.

Сопоставитель емкостей осуществляет непрерывное срав­ нение (сопоставление) электрических емкостей обоих датчи­ ков, вырабатывая на выходе сигнал, частота которого зависит от разности электрических емкостей проточного и компенса­ ционного датчиков. Сигнал с сопоставителей 3 идет на вторич­ ные приборы (усилители, преобразователи и др.), в которых он преобразуется в напряжение, фиксируемое потенциометра­ ми. Установку нулевой и 100 % концентрации одной из жид­ костей (например, жидкости А) оператор производит в тот мо­ мент, когда каждая пара датчиков заполнена чистой, но разной жидкостью, например, через одну проходит бензин, а через дру­ гую —дизтопливо. Таким образом, при дальнейшем прохож­ дении смеси через вторую пару датчиков потенциометр будет показывать (и записывать) концентрацию в смеси одной из чис­ тых жидкостей.

В дальнейшем прогрессивная идея использования двух групп датчиков была реализована и в других методах контро­ ля смеси.

Контроль смеси по скорости распространения ультразвука

Скорость распространения ультразвука в различных нефтях и нефтепродуктах существенно различна (в дизтопливе — от 1375 до 1390 м/с, в керосине —от 1320 до 1335 м/с, в бензине — от 1175 до 1190 м/с), что и позволило создать соответствующие приборы контроля за последовательной перекачкой (напри­ мер, УК.П-2).

Принципиальная схема комплекта приборов УКП-2 показа­ на на рис. 5.15. Она включает акустический излучатель 1, прием­ ник 2, передающий преобразователь 3, вторичную аппаратуру 4. Комплекты приборов размещаются на выносном (ВКП) и мест­ ном (МКП) контрольных пунктах.

244

Рис. 5.15. Комплект приборов для контроля смеси по скорости распространения ультразвука:

/ —акустический излучатель; 2 —приемник; 3 —передающий преобразователь; 4 - вторичная аппаратура

УКП-2 работает следующим образом. Ультразвук определен­ ной частоты подается на излучатели 1. При прохождении через нефтепродукт, движущийся по трубе, изменяется частота по­ вторения импульсов самосинхронизирующегося генератора, что фиксируется приемниками 2. Далее результаты измерений по­ ступают на преобразователи 3, откуда они передаются на вто­ ричную аппаратуру 4. Здесь результаты измерений сравнива­ ются и преобразуются в напряжение постоянного тока, которое регистрируется на диаграммной ленте.

Контроль смеси по оптической плотности

Спектрофотометрический метод измерения концентрации нефтепродуктов для различных парных сочетаний последова­ тельно перекачиваемых нефтепродуктов (бензин —бензин, бен­ зин —дизтопливо, дизтопливо —дизтопливо) построен на раз­ личии оптических плотностей разных марок нефтепродуктов, измеренных в ультрафиолетовой области спектра.

На рис 5.16 приведена структурно-функциональная схема информационно-измерительной системы «Компаунд», в кото-

245

рую входят: два ультрафиолетовых абсорбционных фотометра 3 типа ФА-1, разнесенных по нефтепродуктопроводу на расстоя­ ние 10... 15 км, заведомо превышающее длину потока смеси неф­ тепродуктов, и устройство контроля, управления и обработки информации 7типаУКУ.

Рис. 5.16. Структурно-функциональная схема ИИС «Компаунд»:

1 ,2 ,4 —элементы отбора и подготовки пробы; 3 —ультрафиолетовый абсорб­ ционный фотометр; 5, 6 — каналы телемеханики; 7 —устройство контроля, управления и обработки информации

На выносном (ВКП) и местном (МКП) контрольных пунк­ тах устанавливаются фотометры ФА-1, элементы отбора и под­ готовки пробы 1, 2, 4, а в операторной —устройство контроля, управления и обработки информации. Управление и получение информации с ВКП осуществляется по каналам телемеханики 5, 6 типа ТМ —800 В.

Определение концентраций нефтепродуктов производится следующим образом: при прохождении смеси нефтепродуктов через кюветы фотометра ФА-1 (ВКП) на диаграмме регистрирую­ щего прибора типа КСП-4 записывается график, показываю­ щий качественный характер изменения концентрации смеси. Значения оптической плотности снимаются оператором с гра­ фика смеси на ВКП и вводятся в блок обработки информации 7, что приводит к установлению в устройстве 7диапазона изме­ нения на массовой концентрации 0...100 %. При прохождении этой смеси через кювету фотометра ФА-1, установленного на

246

МКП, происходит автоматическое измерение плотности смеси и вычисление концентраций КАтлКБс записью значений на диа­ грамме прибора.

Контроль смеси с помощью индикаторов

Сущность индикаторного метода заключается в том, что в зону контакта двух последовательно перекачиваемых жидкос­ тей помещается вещество-индикатор, которое распределяется по длине зоны смеси в соответствии с законами распределения примеси (рис. 5.17).

Рис. 5.17. Распределение примеси подлине смеси

По мере продвижения по трубопроводу зона распростране­ ния индикатора увеличивается в обе стороны, совпадая по раз­ мерам с зоной смеси перекачиваемых жидкостей.

Между законами продольного распространения индикато­ ров и образования смеси существует достаточно строгая связь, позволяющая по концентрации вещества-индикатора находить концентрации последовательно перекачиваемых жидкостей.

В качестве веществ-индикаторов могут применяться радио­ активные изотопы, красители, галлоидированные углеводоро­ ды и др.

Еще в 1956 г. в нашей стране были проведены промышлен­ ные испытания по контролю смеси тракторного керосина и диз-

247