Приборы для измерения и регулирования давления и вакуума

Для измерения давления в затрубном пространстве и на устье скважин, в сепараторах автоматизированных блочных замерных установок, аппаратах установок подготовки нефти и газа широко применяются пружинные трубчатые манометры. Эти приборы пор­тативны, просты в монтаже и выпускаются на самые различные диапазоны измерения давлений.

В зависимости от назначения пружинные манометры делятся на образцовые, контрольные и технические. Образцовые манометры предназначены для про­верки контрольных и технических манометров, а также исполь­зуются для точных измерений.  Контрольные манометры служат для проверки рабочих технических манометров на месте их установки

Технические манометры общего назначения уста­навливаются непосредственно в аппаратах и трубопроводах и слу­жат для измерения в них давления.

По конструкции манометры этих трех групп мало отличаются друг от друга. Основное различие между ними — в качестве материала упру­гого элемента (трубчатой пружины) и в различной тщательности отделки деталей прибора.

Механизм трубчатого манометра показан на рис.42.    

Он состоит из корпуса 1, пружины (трубки) 2 эллиптического или овального сечения, изогнутой по дуге круга. Один конец этой трубки впаян в

 Рис.42. Манометр с трубчатой пружиной                   держатель 4, имеющий внутренний канал и ниппель 5 для присоединения к месту измерения. Другой, свободный конец трубки закрыт пробкой, запаян и шарнирно соединен тягой 6 с зубчатым сектором 7. Сектор вращается вокруг своей оси и имеет сцепление с шестеренкой (трибкой) 8, насаженной на ось, на конце которой укреплена стрелка 9 манометра. Для уменьшения за­зоров в шарнирах и в зубчатой передаче ось стрелки связана с тонкой спиральной пружинкой (волоском) 10, которая своей упругостью обеспечивает плотное соприкосновение трибки с сек­торным механизмом.

Под действием внутреннего давления, передаваемого через ниппель, пружинная трубка 2 стремится стать круглой. Возни­кающие в материале трубки напряжения создают момент, который выпрямляет трубку. Свободный конец ее при этом описывает не­которую траекторию и заставляет сектор при помощи тяги по­вернуться на некоторый угол вокруг своей оси. Одновременно с сектором поворачивается и трибка со стрелкой, которая показы­вает на шкале 3 величину давления.

Для измерения разрежения (например, в вакуумных сепара­торах) применяются вакуумметры. Устройство вакуумметра ана­логично устройству пружинного манометра. Различие заклю­чается в меньшей упругости пружины. При разрежении пружина скручивается, и стрелка вакуумметра движется против часовой стрелки. Шкала вакуумметра имеет нулевую отметку справа.

Для измерения переменных давлений, которые могут быть больше и меньше атмосферного, применяются мановакуумметры. Шкала мановакуумметра имеет нуль в средней части. Делениям шкалы вправо от нуля соответствуют единицы давления, деления шкалы влево от нуля указывают разрежение. Манометрическая часть шкалы имеет деления, соответствующие единицам давления, выраженным в Па (в кгс/см²); деления вакуумметрической части шкалы соответствуют миллиметрам ртутного столба.

В нефтепромысловой практике часто бывает необходимо, чтобы давление в сепараторах или в трубопроводах не превышало не­которых пределов. Чтобы обслуживающему персоналу легче было ориентироваться при контроле предельного давления, на шкалах манометров наносят красную черту, соответствующую макси­мально допустимому давлению. Иногда для фиксации максималь­ного давления манометры имеют контрольную стрелку. Однако эти методы контроля за отклонениями давления несовершенны, так как обслуживающий персонал может узнать об отклонениях только на месте установки манометра.

Для сигнализации о наибольшем и наименьшем допустимых давлениях выпускаются электроконтактные мано­метры. В отличие от обычных, показывающих манометров в них имеются два электрических контакта, которые замыкаются при определенных заданных величинах давления, при этом по проводам передается соответствующий сигнал. Пределы давления, при которых подаются сигналы, могут быть изменены путем пере­становки контактов с помощью двух головок, выведенных наружу через стекло и помещенных над осью вращения стрелки прибора. Электроконтактные манометры выпускаются трех модификаций: ЭКМ-1, ЭКМ-2, ЭКМ-3 на разные пределы измерения.

В системе сбора и подготовки нефти в производственных по­мещениях, где возможно образование взрывчатой среды, приме­няются электроконтактные манометры во взрывоопасном испол­нении.           Манометры и мановакуумметры электроконтактные, во взрывобезопасном исполнении имеют обозначение МЭВ2Б. Для измерения и записи давления обычно используются стацио­нарными самопишущими приборами. По назначению они отно­сятся к группе технических манометров с винтовой трубчатой пружиной или упругим элементом типа сильфона. Винтовая трубчатая пружина представляет собой полую спиральную трубку с витками, расположенными по винтовой линии. Это позволяет получить большой угол раскручивания и достаточный угол по­ворота указателя без применения передаточного механизма.

Сильфон применяется в манометрах в качестве чувствитель­ного элемента при измерении небольших давлений и разрежений. Он изготовляется обычно из тонкостенной металлической трубки (гильзы) и представляет собой гофрированный цилиндр с равно­мерными складками (гофрами). Под действием небольшого разре­жения сильфон легко сжимается и растягивается в осевом на­правлении. Это его свойство и применяется для измерения давле­ния в пределах 0,05—0,5 МПа (0,5 до 5 кгс/см²).

Самопишущие манометры с трубчатой пружиной или сильфоном выпускаются типа МТС и МСС. Запись показаний давления в обоих случаях осуществляется на диаграмме, которая приводится в движение часовым механизмом или синхронным двигателем.

Для поддержания определенного (заданного) давления в нефте­газовых сепараторах и газосборных сетях применяются регу­ляторы давления. Регуляторы давления бывают пря­мого и непрямого действия. В регуляторах давле­ния прямого действия совмещаются чувствительный элемент и регулирующий клапан (или исполнительный механизм) в одном приборе, в то время как в регуляторах давления непрямого дей­ствия чувствительный элемент и исполнительный механизм вы­полнены раздельно.

Регуляторы уровня.

Регуляторы уровня предназначаются для поддержания задан­ного уровня нефти в сепараторах и буферных емкостях и являются очень ответственными элементами при автоматизации технологи­ческих процессов сбора и подготовки нефти, газа и воды.

Принцип работы регуляторов уровня основан на следящем действии поплавка, помещенного внутри сепаратора (емкости) или в специальной камере, сообщающейся с емкостью. Подъем или опускание поплавка воздействуют непосредственно на запорное устройство (заслонку) или через пневмореле или дру­гое устройство на мембранный исполнительный механизм. В пер­вом случае регуляторы получили название механических, во втором — пневматических.

Кроме того, имеются так называемые регуляторы межфазного уровня, предназначенные для автоматиче­ского поддержания заданного уровня раздела фаз нефть—вода в аппаратах, например в отстойниках или подогревателях-деэмуль­саторах. Работа регулятора межфазного уровня также основана на следящем действии поплавка или другого датчика, помещен­ного в зоне раздела фаз и воздействующего на исполнительный механизм при изменении положения уровня раздела фаз.

Для аварийной блокировки сепараторов или емкостей широко распространены датчики предельного уровня. Они монтируются на аппаратах при помощи фланцевого соединения на высоте, соответствующей предельно допустимой высоте взлива. По достижении этого уровня подается Рис 43. Регулятор уровня механический сигнал                                на исполнительный механизм для аварийной блокировки аппарата. Из механических регуляторов уровня получили распростране­ние регуляторы РУМ-15 и РУМ-16 (рис.43), которые отличаются друг от друга только размерами.    

Основными элементами регу­лятора уровня являются поплавок 3, рычаг 4, заслонка 2, тяга 1 и разгрузочное устройство, посаженное на ось 6. При подъеме уровня нефти в сепараторе поплавок с рычагом поднимается и по­ворачивает заслонку 2 вокруг оси. При этом образуется зазор между заслонкой и патрубком 5, через который проходит жидкость в выкидную линию. При снижении уровня жидкости в аппарате поплавок с рычагом опускаются, и заслонка перекрывает патру­бок, прекращая поступление жидкости в выкидную линию.

Пневматические регуляторы уровня в зависимости от место­нахождения поплавка и способа крепления прибора к аппарату подразделяются на камерные (поплавок расположен в отдельной камере) ифланцевые (поплавок внутри аппарата). Наиболее распространены камерные приборы типа РУКЦ и флан­цевые типа РУФЦ. Камерные приборы в основном применяются в сепараторах и сосудах, расположенных внутри помещении, или в аппаратах, содержащих легкие нефти, не выделяющие кристаллов парафина при низких температурах.

На рис.44 приведена схема установки камерного регулятора уровня (типа РУКЦ-ШК), состоящего из вертикальной цилиндри­ческой камеры 1, сообщающейся верхним и нижним патрубками с сепаратором 5. В камере размещается цилиндрический попла­вок 2, который в зависимости от изменения уровня нефти в сепара­торе поднимается или опускается и через систему рычагов воздей­ствует на пневмореле 3, которое дает пневматический импульс на мембранный

клапан 4.   Сжатый осушенный воздух (или сухой газ) из системы пневмопитания через фильтр 6 и регулятор дав­ления 7 поступает в пневмореле и далее в камеру давления мем­бранного исполнительного клапана 4.

Из межфазных регуляторов уровня наибольшее распростра­нение получили РУМ-18, рассмотренный в главе IV, и РУМ-10. Регулятор РУМ-10, как и регулятор типа РУКЦ, относится к уст­ройствам внешнего (камерного) монтажа. В отличие от                          регуляторов типа РУКЦ чувствительный элемент регулятора РУМ-10 монтируется в ­Рис.44. Регулятор уровня РУКЦ-ШК                               выносной камере на 40—50 мм выше уровня раз­дела фаз нефть—вода. В качестве чувствительного элемента при­меняется зонд-электрод, электрическая емкость которого изме­няется в зависимости от перемещения уровня раздела фаз. Это изменение приводит к разбалансу схемы электронного блока и через реле воздействует на один из соленоидных клапанов электропневматического распределительного устройства типа ЭМР-4, ко­торый дает пневматический импульс на мембранную головку ис­полнительного механизма.

 Приборы для измерения температуры.

Величина, характеризующая степень нагретости тела, называется температурой. Измерение температуры основано на теплообмене между телами.

Измерение температуры возможно косвенным путем, т. е. наблюдением за одним из физических свойств, изменяющимся в связи с нагревом или охлаждением тела (вещества). Приборы для измерения температуры делятся: термометры расширения; манометри­ческие термометры; термоэлектрические пирометры; термометры сопротивления; пирометры излучения. Пределы измеряемых температур различными группами прибо­ров приведены в таблице 2     

      Таблица 2

	Пределы из-			Пределы из-
Измерительный прибор	мерения, °С		Измерительный прибор или чувствительный	мерения, °С
	от	до		от	до
Термометры расширения:			Термопары:
дилатометрические	0	500	платинородий — платина	300	1300
технические ртутные	- 30	500	типа
технические спиртовые	-140	65	Хромель - алюмель	-50	1000
Термометры манометрические:			Хромель- копель сплав НК-СА	-50	600
газовые	- 60	550	оптические	800	6000
Термометры сопротивления			фотоэлектрические	600	2000
Платиновые	-200	650	радиационные	20	3000

Для измерения температуры применяются различные термо­метры. Наибольшее применение на нефтяных месторождениях получили термометры следующих типов: термометры расшире­ния, манометрические термометры и термоэлектрические пиро­метры.

Действие термометров расширения основано на свойстве жидкостей (ртути, этилового спирта и др.) изменять свой объем с изменением температуры. Наибольшее распространение получили ртутные термометры — палочные и с вложенной шка­лой.     

Палочные термометры представляют собой тол­стостенный капилляр, нижняя часть которого образует термобал­лон. Термометры с вложенной шкалой имеют тонкостенный капилляр с термобаллоном, которые вместе с пла­стинкой-шкалой запаяны в толстостенную стеклянную защитную трубку.

Ртутные термометры выпускаются на различные пределы из­мерения (от —30 до 500° С), в то время как термометры с нертут­ным заполнением (спиртовые) — для измерения главным образом низких температур (от —100 до 75° С). В ртутных термометрах для измерения температур свыше 150° С капилляр над ртутью заполняют инертным газом при давлении 10— 70 кгс/см² (0,98—6,9 МН/м²), чтобы предохранить ртуть от испарения и осаждения на стенках капил­ляра.

Помимо обычных рабочих ртутных термометров, существуют еще и контактные. Один контакт такого термометра крепится неподвижно у баллона с ртутью, а второй помещается внутри капилляра и может быть неподвижным и подвижным.

Термометр с неподвижным верхним контактом применяют для сигнализации о достижении пре­дельно заданного значения температуры. Второй тип контактного термометра обычно используется в схемах по регулированию температур.

Так как у жидкостных термометров шкала из-за малых размеров неудобна для наблюдений, а также невозможен дистанционный контроль температуры, их чаще всего применяют для лабораторных целей или там, где по технологии измерений возможны наблюдения с близкого расстояния.

Манометрические термометры основаны на изменении под действием температуры величины давления жид­кости, газа или пара в герметически замкнутом объеме. Конструк­тивно манометрический термометр представляет собой герметич­ную систему, состоящую из термобаллона, капилляра и мано­метрической трубки (одновитковой или многовитковой), аналогич­ной трубкам трубчатых манометров. Термобаллон (латунный или стальной цилиндрический сосуд), заполненный термометрическим веществом, помещается в измеряемую среду и посредством ка­пилляра (обычно медная или стальная трубка внутренним диа­метром 0,36 или 0,2 мм) соединяется с манометрическим чувстви­тельным элементом. Изменения температуры приводят к измене­нию давления термометрического вещества в термобаллоне, а сле­довательно, и во всей замкнутой системе прибора, что фиксируется манометрическим чувствительным элементом. В зависимости от используемого для выполнения системы ве­щества различают манометрические термометры жидкостные (ртуть, ксилол, метиловый спирт), паровые (бензол, ацетон) и га­зовые (азот, гелий).Манометрические термометры обычно изготавливаются как технические показывающие или самопишущие приборы с длиной капилляра до 10 м, а иногда и более. При помощи манометрических термометров измеряют температуры в пределах 0—300° С.

Принципиальная схема манометрического жидкостного термо­метра показана на рис. 45. Термобаллон 1 изготавливается из стали и рассчитан на высокое давление. Капилляр 3 представляет собой медную или стальную трубку с внутренним диаметром 0,15—0,4 мм и длиной до 60 м. Рис.45. Манометрический Показывающие приборы имеют чувствительный элемент с серповидной жидкостный термометр манометрической пружиной, а регистриру­ющие-с трубчатой

2-соединительная трубка;     многовитковой. Шкалы приборов отградуированы в единицах измерения                               

1-термобаллон; 3-капилляр; темпе­ратуры. В качестве заполнителей термобаллона применяют:

4-показывающий прибор жидкости — ртуть, ксилол, метиловый спирт; газы — азот, гелий; легкокипящие жидкости и их пары — хлористый метил, ацетон и др.

Принцип действия термоэлектрических пиро­метров основан на                   термоэлектрическом эффекте, который за­ключается в возникновении электродвижущей силы в цепи двух спаянных друг с другом проводников из разнородных металлов (или полупроводников). Такую электродвижущую силу, обус­ловленную диффузией свободных электронов из одного провод­ника в другой и от более нагретой части проводника к менее нагретой, называют термоэлектродвижущей силой (т. э. д. с). Два спаянных между собой разнородных проводника, используе­мых в качестве теплочувствительного элемента термоэлектриче­ского пирометра, называют термопарой.

На рис.46 показана принципиальная схема термоэлектриче­ского пирометра. В его комплект входят термопара 1, соедини­тельные провода 2, электроизмерительный прибор 3. Два провод­ника (термоэлектрода), составля­ющие термопару, имеют один об­щий спай 4, называемый горячим, или рабочим. Двумя другими кон­цами (холодные спаи) термопара соединительными проводами под­ключена к электроизмерительному прибору. Если температуру хо­лодных спаев поддерживать по­стоянной, электродвижущая сила в цепи термопары зависит только от температуры горячего спая, т. е. от измеряемой температуры.                                                                                          При этом термоэлектрод, к ко­торому ток идет через более нагретый спай, называется положи­тельным, а другой — отрицательным.

Как уже указывалось, любая пара разнородных проводников обладает термоэлектрическим эффектом. Однако для практиче­ского применения термопары необходимо, чтобы она была устой­чивой к воздействию высоких температур, развивала достаточно большую т. э.д.с., имела минимальный температурный коэффи­циент сопротивления и максимальную электропроводность. Лишь немногие материалы в достаточной степени отвечают этим требо­ваниям. К ним относятся: хромель, нихром, платинородий, пла­тина, алюмель, константан, копель.   

Первые из трех перечислен­ных проводников в паре с платиной являются положительными электродами, а последние три — отрицательными. Эти материалы используются в наиболее распространенных в настоящее время термопарах ТПП, ТХА и ТХК.

У термопары ТПП термоэлектроды изготавливаются из платинородия (сплав 10% родия и 90% платины) и платины. Эти ма­териалы характеризуются повышенной жаростойкостью, линей­ной зависимостью э.д.с., от температуры, высокой воспроизво­димостью термоэлектрических свойств.

Пределы измерения температур при длительном приме­нении термопары ТПП составляют от – 20 до1300°С. При кратковременном измерении температуры допускается верхний предел 1600° С.

В термопаре ТХА положительным термоэлектродом служит хромель (сплав из 89% никеля, 9,8% хрома, 1% железа и 0,2% марганца), отрицательным — алюмель (94% никеля, 2% алюми­ния, 2,5% марганца, 1% кремния и 0,5% железа). Значительное процентное содержание никеля в сплавах термоэлектродов обес­печивает надежную работу термопары ТХА в условиях окисли­тельной среды. Пределы измерения температур при длительном применении термопары ТХА составляют от - 50 до 1000° С, при кратковременном верхний предел увеличивается до 1300° С.

Термопара ТХК развивает наибольшую т. э. д. с. Положи­тельным электродом в ней также служит хромель, а отрицатель­ным — копель — сплав, состоящий из никеля (45%) и меди (55%). Этот электрод обладает меньшей жаростойкостью, чем электроды термопар ТХА и ТПП, поэтому измеряемые термопарами ТХК температуры при длительном применении находятся в пределах от 50 до 600° С и при кратковременном — до 800° С.

Конструктивные формы термопар весьма разнообразны. Од­нако во всех случаях защитная арматура, в которую помещается термопара, должна обеспечивать надежность изоляции одного термоэлектрода от другого, защиту их от механических и хими­ческих воздействий, а также надежность соединения термопары и термоэлектродных проводов. Термоэлектроды термопар диа­метром 0,5 мм (ТПП) или 1,5—3 мм (ТХА и ТХК) обычно соеди­няют сваркой и тщательно изолируют друг от друга шелком, эмалью либо керамическими огнеупорными материалами. Для соединения термопары с электроизмерительным прибором исг пользуют только специальные термоэлектродные провода. При­менение для этих целей других проводов может привести к суще­ственным систематическим погрешностям в результате возникно­вения в местах их соединений э.д.с.,  искажающих результат измерения. Чтобы полностью исключить возникновение дополни­тельных э.д.с., в термопарах типа ТХК термоэлектродные провода изготавливают из тех же материалов, что и термопару, в термопарах ТПП для термоэлектродных проводов используют медь и сплав меди с никелем, в термопарах типа ТХА — медь в паресконстантаном(58,5% меди, 40% никеля и 1,5% алюминия).

В качестве электроизмерительных приборов применяют магни­тоэлектрические гальванометры или милливольтметры со шкалой, отградуированной в градусах температуры. Такими гальвано­метрами можно пользоваться только в комплексе с теми термо­парами, с которыми их градуировали, о чем делается пометка на шкале прибора.

 Приборы для измерения расхода жидкостей и газов.

Приборы, служащие для измерения расхода жидкостей, газов и паров, называются расходомерами. При этом подрасходом понимается количество вещества, протекающего в еди­ницу времени через прибор или измерительное устройство в момент измерения. Приборы, измеряющие количество вещества, проте­кающего через них в течение произвольно взятого промежутка времени, называются счетчиками. Количество вещества, протекающего через счетчик, определяют по разности двух после­довательных показаний.

Для измерения расхода жидкости, газа или пара применяются дифманометры-расходомеры (рис.47 а). При измерении расхода с помощью U-образного дифманометра-расходомера 3 в трубопро­воде 2 устанавливается диафрагма 1 — устройство, сужающее поток в трубопроводе

Рис. 47 Измерение расхода: а— с помощью Т-образного дифманометра; б — с помощью дифманометра типа ДМИ

При протекании измеряемой среды через диафрагму скорость в месте сужения резко возрастает, а давление падает. Разность давлений р₁ до и р₂ после диафрагмы (на рисунке она равна H — разнице отметок высоты жидкости в трубках диф­манометра) называется перепадом давления, вели­чина которого изменяется в зависимости от расхода. Перепад дав­ления до и после диафрагмы, измеряемый дифференциальным ма­нометром, и является мерой расхода.

Протекающее через диафрагму вещество должно быть одно­фазным жидким или газообразным. Жидкости могут содержать газы или твердые вещества только в растворенном состоянии. При проходе жидкости по трубопроводу и через диафрагму выде­ление газов или выпадение осадков искажает результаты измере­ния. Протекающее вещество должно заполнять все сечение трубо­провода и диафрагмы.

Для измерения перепада давления на диафрагме применяются в основном следующие типы дифманометров: трубные, поплавко­вые и мембранные.

Трубные дифманометры состоят из двух трубок, заполнен­ных ртутью, и работают по принципу И-образных жидкостных манометров. При определении малых перепадов давления трубки заполняются водой. Перепад давления в трубных дифманометрах определяется по высоте столба ртути (воды) в них. Выпускаются следующие типы трубных дифманометров: ДТ-5, ДТ-50 и ДТ-150. Дифманометр ДТ-5 рассчитан на перепад давлений от 0 до 250 мм вод. ст., ДТ-50 — от 0 до 500 мм рт. ст. и ДТ-150 — от 0 до 700 мм рт. ст.

Поплавковые дифманометры также работают по прин­ципу U-образных манометров, но отличаются от них тем, что вместо одной из трубок применяется сосуд, в котором плавает поплавок. Уровень ртути в сосуде изменяется строго пропорционально пере­паду давления, что достигается соответствующим подбором диа­метра трубки. Перемещение поплавка в поплавковых дифмано­метрах преобразуется в показания вторичных приборов или в сигнал для дистанционной передачи результатов измерения расхода.

В зависимости от типа устройств, применяемых для отсчета и передачи показаний, поплавковые дифманометры выпускались следующих типов: расходомеры-дифманометры поплавковые ме­ханические, показывающие или самопишущие, с дополнительной записью давления и температуры (ДМ-280, ДМ-410, ДМ-630), с электрическими индукционными датчиками и вторичными элек­трическими приборами (ДМЭМ, ДМЭС и др.) и с пневматическими датчиками и вторичными приборами (ДММ-280, ДММ-280М2 и др.).

Поплавковые дифманометры с применением ртути — громоздкие и тяжелые приборы, опасные для обслуживающего персонала. Поэтому в последнее время применяются мембранные дифмано­метры без ртути типа ДМ с различными пределами перепадов дав­ления (приблизительно от 6 до 1000 мм рт. ст.). Они снабжаются индукционными датчиками для дистанционной передачи показа­ний. Поплавковые дифманометры типа ДМ с ртутным заполнением сняты с производства.

На рис.47, б приведена принципиальная схема дифманометра типа ДМИ. В качестве чувствительного элемента используется малоупругая мембрана 4, которая вместе с жесткосвязанным с ней плунжером 1 индукционного датчика 3 перемещается при измене­нии разности давлений на диафрагме, установленной в трубо­проводе. Усилие, развиваемое мембраной, уравновешивается си­лой пружины 2. Разность давлений от диафрагмы передается по подводящим трубкам в надмембранную и подмембранную камеры дифманометра, имеющие присоединительные штуцеры 5.

Помимо этой конструкции выпускаются также дифманометры с силовой компенсацией перемещения мембраны: типа ДМПК-4 Для измерения расхода газа и воздуха и. типа ДМПК-100 для из­мерения расхода жидкостей, паров и газов.

Приборы для определения содержания воды и солей в нефти.

В связи с внедрением автоматизированных блочных замерных установок и безрезервуарной сдачи нефти нефтепроводным управ­лениям разработаны методы и созданы приборы для автоматиче­ского определения содержания воды в продукции скважин в про­цессе измерения дебита или в товарной нефти в процессе ее пере­качки в магистральный нефтепровод.

Содержание воды в потоке нефти определяется различными косвенными методами. Среди них наибольшее распространение получил так называемый диэлькометрический ме­тод, основанный на зависимости диэлектрической проницаемости водонефтяной смеси от диэлектрических свойств компонентов этой смеси. Приборы, предназначенные для непрерывного контроля содер­жания воды в потоке сырой или товарной нефти, называются влагомерами.

В настоящее время наибольшее распространение на нефтяных месторождениях получили влагомеры типа УВН-2, разработан­ные КБ объединения Саратовнефтегаз. Конструктивно влагомер УВН-2 состоит из первичного емкостного преобразователя (дат­чика) и электронного измерительного блока, соединенных между собой высокочастотным кабелем. Прибор снабжен устройствами, позволяющими включать его в состав автоматизированных уста­новок. Спутник для измерения количества сырой нефти и уста­новок. Рубин для учета количества товарной нефти. При измере­нии содержания воды в товарной нефти шкала электронного из­мерительного блока градуируется в пределах 0—3%, в сырой нефти — соответственно 0—1, 0—15 и 0—60%.

Существует ряд лабораторных влагомеров, которые также осно­ваны на применении диэлькометрического метода измерений. Эти приборы вследствие простоты операции измерения имеют боль­шие преимущества перед аппаратами Дина и Старка, где необ­ходимо проводить выпаривание нефти.

Для определения содержания солей в товарной нефти разра­ботаны автоматические анализаторы ИОН-П и ЛИС-1. Ана­лизатор ИОН-П разработан СПКБ Нефтехимпромавтоматика. Это автоматический прибор, осуществляющий отбор проб по заданной программе, разбавление отобранной пробы растворителем, из­мерение и регистрацию. Принцип действия анализатора основан на измерении электропроводности пробы нефти, разбавленной смесью, состоящей из к-бутилового и этилового спиртов и бензола. Диапазон измерений ИОН-П находится в пределах от 0 до 50 и от 0 до 500 мг/л.

Измеритель ЛИС-1 (разработан КБ объединения Саратовнефтегаз) предназначен для определения содержания солей в нефти в лабораторных условиях. Прибор основан на частотно-диэлько-метрическом принципе, согласно которому частота, при которой наблюдается максимум диэлектрических потерь, прямо пропор­циональна количеству солей в дисперсной фазе.

Процесс измере­ния состоит из двух этапов:

1) вымывание солей из измеряемой пробы дистиллированной водой на механическом диспергаторе, т. е. приготовление эмульсии, в которой все соли переведены в дис­персную фазу;

2) определение частоты, соответствующей макси­муму диэлектрических потерь, и умножение ее величины на из­вестный коэффициент пересчета для получения результата в еди­ницах содержания солей.

Прибор ЛИС-1 состоит из емкостного преобразователя и из­мерительного блока. Измеряемую пробу заливают в 0,5-литровую банку и устанавливают на кронштейне преобразователя. Затем включают двигатель, и эмульсия циркулирует через преобразо­ватель, который соединен кабелем с измерительным блоком. По­следний позволяет снять зависимость величины потерь от частоты и определить, при какой частоте наблюдается максимум потерь.

Процесс вымывания длится 5—10 мин в зависимости от при­меняемого диспергатора и стойкости измеряемой эмульсии, про­цесс измерения — 3—5 мин. После измерения преобразователь и диспергатор промывают соляровым маслом для удаления остат­ков предыдущей пробы. Процесс промывания занимает не более 5 мин.

Пределы измерения содержания солей: без разбавления — от 0 до 5 мг/л, с дополнительным разбавлением — от 0 до 50 000 мг/л.

Газоанализаторы.

Для обеспечения безопасных условий труда требуется коли­чественное определение состава горючих газов и газовых смесей. Приборы, предназначенные для этих целей, называются газо­анализаторами.

На нефтяных месторождениях наибольшее распространение по­лучили переносные газоанализаторы ПГФ2-ВЗГ и стационарные газоанализаторы-сигнализаторы СГГ-2ВБ и СГГ2-ВЗГ. В на­стоящее время газоанализаторы ПГФ2-ВЗГ заменены модернизи­рованной моделью ПГФ-2М.

Принцип действия газоанализатора основан на измерении тем­пературного эффекта при сжигании смеси горючих газов на пла­тиновой нити.

На рис.48 приведена принципиальная электрическая схема газоанализатора ПГФ-2М. Она представляет собой мост, состоя­щий из двух плеч — платиновых спиралей В₁ и В₂ и двух плеч — постоянных сопротивлений В₃-\-В_в и Д₄. Сопротивление Е₂ яв­ляется рабочей нитью, на которой происходит сжигание горючего газа, Е_х — сравнительное плечо, эквивалентное по конструкции и характеристике сопротивлению К₂; Н₃-}-В_ъ и й₄ — постоянные манганиновые сопротивления. Питание платиновых нитей Н_г и Я_г осуществляется от бата­реи 2, при включении которой обе нити нагреваются. При про­пускании анализируемого воздуха, содержащего горючие газы, через камеру с платиновой нитью Н₂ газы сгорают, в результате этого повышается температура и, сле­довательно, возрастает сопротив­ление Л₂, что вызывает нарушение равновесия моста и отклонение стрелки милливольтметра 1 (включенного в диагональ моста) про­порционально концентрации горю­чих газов в анализируемом воздухе.

Газоанализатор - сигнализатор горючих газов типа СГГ1-В2Б и СГГ2-ВЗГ аналогичен по принци­пу действия описанному.

Газоанализаторы - сигнализато­ры являются стационарными при­борами и предназначены для опре­деления концентраций горючих газов и паров в воздухе закрытых помещений и автоматиче­ской сигнализации о достижении взрывоопасных концентраций.

 

.

Рис. 48 Принципиальная схема газоанализатора ПГФ-2М