способ измерения изменения давления в трубопроводе транспортировки жидкости и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ измерения изменения давления в трубопроводе при транспортировке жидкости с помощью датчика давления, установленного в контролируемом сечении трубопровода, отличающийся тем, что используют дифференциальный датчик давления, один вход которого подсоединяют непосредственно к трубопроводу, а второй вход подсоединяют через управляемый клапан к трубопроводу в том же сечении, запоминают давление на момент включения управляемого клапана и измеряют изменение давления по отношению к запомненному значению давления в трубопроводе.

2. Устройство для измерения изменения давления в трубопроводе при транспортировке жидкости, содержащее дифференциальный датчик давления с двумя входами, отличающееся тем, что один вход датчика, являющийся контролирующим, подключен непосредственно к трубопроводу в контролируемом сечении, а второй вход подключен к тому же сечению трубопровода через управляемый клапан для запоминания давления в трубопроводе до его изменения.

Описание изобретения к патенту

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к измерению изменения давления при транспортировке жидкости в трубопроводе, и могут быть использованы в нефтегазовой отрасли и коммунальном хозяйстве для обнаружения утечек в трубопроводах по профилю давления в нем.

Известен способ измерения изменения давления в трубопроводе при определении параметров утечки в нем при транспортировке жидкости, основанный на определении изменения профиля давления в трубопроводе при возникновении в нем утечки, выбранный в качестве прототипа [Барбашов Е.Д., Коняхин А.Н. Результаты испытаний параметрической системы обнаружения утечек // Комплексные решения в автоматизации для динамичного развития нефтегазовой отрасли: Материалы II научно-практич. конф. - Томск: Изд-во Томского ун-та, 2002. - С.65-69; Система обнаружения утечек LeakNet компании EFA, Inc. - Рекламный проспект].

Согласно этому способу измерение изменения давления в контролируемом сечении трубопровода осуществляется косвенным методом, основанным на вычитании из значения давления, вычисленного в этом сечении по определенному до изменения профилю давления в трубопроводе значения давления, измеренного датчиком абсолютного давления, установленным в этом сечении.

Измененный профиль давления определяют по показаниям не менее 4-х датчиков абсолютного давления, два из которых располагаются на концах контролируемого участка трубопровода. Профиль давления в трубопроводе до возникшего в нем изменения определяют по показаниям датчиков на концах трубопровода.

Недостатком известного способа измерения изменения давления в трубопроводе является то, что измерение является косвенным, шкала измерения датчиков выбирается по максимальным значениям измеряемого давления в трубопроводе. Поэтому зафиксировать и измерить изменение давления можно с точностью не выше точности вычисления профиля давления в трубопроводе до его изменения и чувствительности датчиков абсолютного давления, которая для наиболее точных датчиков составляет от 0,01 до 0,05 от их шкалы измерения. При давлениях в трубопроводах, составляющих десятки мега паскалей (МПа), возможным оказывается измерение изменений давления порядка нескольких тысяч паскалей, что происходит при утечках значительной интенсивности - до ста килограмм в секунду [Гольянов А.А. Анализ методов обнаружения утечек на трубопроводах // Транспорт и хранение нефтепродуктов. - 2002. - № 10. - С.5-14].

Низкая точность измерения изменения давления при малых возмущениях (например, при малых утечках) является основным недостатком известного способа измерения изменения давления в контролируемом сечении трубопровода.

Известно устройство для измерения изменения давления в трубопроводе [RU 2027158, МПК 6 G01L 13/00, опубл. 20.01.1995], содержащее дифференциальный датчик с двумя пневмовходами, выход которого связан с индикатором через электронный усилительно-преобразовательный блок. Оно снабжено двумя двухпозиционными пневмопереключателями, генератором периодического управляющего сигнала, умножителем и интегратором, при этом пневмовходы датчика подключены к соответствующим выходам пневмопереключателей. Входы каждого из которых подключены к точкам отбора давления измеряемой среды, выход усилительно-преобразовательного блока соединен с первым входом умножителя, второй вход которого подключен к выходу генератора периодического управляющего сигнала, другой выход которого подключен к управляющим входам обоих пневмопереключателей, а выход умножителя через интегратор связан с индикатором.

Это устройство используют для измерения разности давлений в разных сечениях трубопровода.

Задачей изобретений является измерение изменения давления в контролируемом сечении трубопровода.

Поставленная задача достигается тем, что способ измерения изменения давления в трубопроводе при транспортировке жидкости, так же как в прототипе, заключается в использовании датчика давления, подсоединенного к трубопроводу.

Согласно изобретению используют дифференциальный датчик давления, один вход которого подсоединяют непосредственно к трубопроводу, а второй вход подсоединяют через управляемый клапан к трубопроводу в том же сечении, запоминают давление в трубопроводе на момент включения управляемого клапана и измеряют изменение давления по отношению к запомненному значению давления в трубопроводе.

Указанный технический результат достигают за счет того, что устройство для измерения изменения давления в трубопроводе при транспортировке жидкости, также как в прототипе, содержит дифференциальный датчик давления с двумя входами.

В отличие от прототипа один вход датчика, являющийся контролирующим, подключен непосредственно к трубопроводу в контролируемом сечении, а второй вход подключен к тому же сечению трубопровода через управляемый клапан для запоминания давления в трубопроводе до его изменения.

Заявляемые изобретения позволяют измерять изменение давления в контролируемом сечении трубопровода при его изменениях, меньших порога чувствительности датчиков абсолютного давления, за счет выбора шкалы измерения дифференциального датчика по величине возможного изменения давления в трубопроводе.

На чертеже приведена схема устройства, осуществляющего заявляемый способ измерения изменения давления в трубопроводе в контролируемом его сечении.

Схема содержит измеритель изменения давления, в качестве которого может быть использован дифференциальный датчик давления 1 с диапазоном измерения, выбираемым в зависимости от требуемой чувствительности измерения давления. Измерительный вход 2 дифференциального датчика давления 1 подсоединен через штуцер 3 к трубопроводу 4. Запоминающий вход 5 дифференциального датчика давления 1 подключен к управляемому клапану 6, который через штуцер 7 подключен к трубопроводу 4. Штуцеры 4 и 7 установлены в одном контролируемом сечении трубопровода 4. Дифференциальный датчик давления 1 и управляемый клапан 6 связаны с системой управления трубопровода, осуществляющей по специальным алгоритмам, в том числе, диагностику и определение параметров утечки трубопровода.

В качестве управляемого клапана 6 может быть использован электрогидравлический распределитель, или другое устройство запорной аппаратуры, позволяющее перекрывать трубопровод, подсоединяющий вход 5 дифференциального датчика давления 1 к трубопроводу 4, и управляемое от системы управления трубопровода.

Если управляемый клапан 6 не включен, обе камеры дифференциального датчика давления 1 подключены через штуцеры 3, 7 к трубопроводу 6 в одном сечении. Разность давлений в камерах дифференциального датчика давления 1 будет равна нулю.

При включении управляемого клапана 6 по команде из системы управления трубопровода магистраль, соединяющая дифференциальный датчик давления 1 по входу 5, перекрывается, значение давления в дифференциальном датчике давления 1, по «запоминающему» входу 5, останется постоянным, равным давлению в трубопроводе 4 в момент срабатывания управляемого клапана 6. После этого всякое изменение давления в трубопроводе 4 будет приводить к изменению давления только по «измерительному» входу 2 дифференциального датчика давления 1, соединенного с помощью штуцера 3 с трубопроводом 4.

Если на «запоминающем» входе 5 дифференциального датчика давления 1 давление соответствовало давлению в трубопроводе 4 на момент его отключения до момента возникновения в трубопроводе 4 изменения давления, а изменение давления по «измерительному» входу 2 дифференциального датчика давления 1 произошло, например, вследствие возникновения утечки в трубопроводе, то измеренная дифференциальным датчиком давления разность давлений будет определять изменение давления в трубопроводе 4, которое может быть использовано системой управления для формирования по определенным алгоритмам реакции на изменения давления.

Использование предлагаемого способа измерения изменения давления в трубопроводе при транспортировке жидкости и устройства, его осуществляющего, обеспечивает, по сравнению с существующим способом, следующие преимущества:

- позволяет повысить чувствительность и точность измерения изменения давления в трубопроводе за счет прямого метода измерения с использованием дифференциального датчика давления со шкалой измерения, определяемой не абсолютным давлением в трубопроводе, а диапазоном возможного изменения давления в трубопроводе.

- Измерение изменения давления в трубопроводе не требует учета изменения параметров и характеристик трубопровода и транспортируемого по трубопроводу тела, выполняемого с целью повышения точности в прототипе, так как эти изменения одинаково влияют на «запомненное» и «измеренное» в обеих камерах дифференциального датчика давления давление.