Устройство для мониторинга вязкости нефти протекающей по трубопроводу

На сегодняшний день, перед специалистами на предприятиях и сотрудниками научно - исследовательских учреждений стоит очень важная задача повышения качества продукции, эффективности управления и интенсификации технологических процессов в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и ряде других отраслей промышленности. В решении этих задач особая роль отводится системам автоматического контроля, позволяющим получать измерительную информацию о режимных параметрах процессов, а также о параметрах качества сырья. Так, наиболее рациональная система автоматического контроля позволит осуществить управление технологическим процессом по показателям качества сырья, при этом значительно упростить алгоритм работы автоматизированной системы управления (АСУ), снизить её стоимость и улучшить качество продукции.

Для обеспечения автоматического управления технологическими процессами и производством в целом необходимо иметь средства для получения, передачи, переработки и выдачи информации о ходе производственных процессов, о значениях параметров, характеризующих условия и ход производственных процессов.

Одним из основных компонентов объектов автоматизации на нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятиях является автоматическое измерение количества и определение качества нефти [2]. При этом важнейшим показателем качества нефти является вязкость, постоянный мониторинг которой позволяет своевременно и адекватно производить регулировку параметров технологического процесса добычи и переработки.

В связи с высокой степенью ценности данных о величине вязкости, к измерительным устройствам предъявляются значительные требования по точности и надежности. Также немаловажным фактором являет- ся и сложность технической реализации, который обязательно должен учитываться при проектировании измерительных систем и всевозможными способами минимизироваться.

В настоящий момент, одним из наиболее популярных устройств для измерения вязкости нефти, обширно применяемое в промышленности, является устройство, которое содержит измерительный датчик вибрационного типа, а также одну, или несколько, вибрирующих при работе измерительных труб для прохождения текучей среды. Для обеспечения вибрации измерительной трубы предусмотрена система возбуждения, через которую проходит ток возбуждения. Для создания тока возбуждения, а также для получения измеряемой величины вязкости, представляющей мгновенную вязкость текучей среды, устройство имеет электронную схему, которая соединена с двухпроводным контуром управления процессом, подключенным к источнику постоянного напряжения. Электронная схема также подает сигнал вязкости в двухпроводный контур управления процессом. В варианте выполнения электронная схема модулирует измеряемую величину вязкости на амплитуду постоянного тока, протекающего в двухпроводном контуре [1].

Недостатком данного устройства является необходимость выполнения сложных монтажных работ, с целью связки измерительной трубы с трубопроводом, сопровождающейся нарушением целостности трубопровода, а также наличие подвижных рабочих органов, контактирующих с нефтью, что снижает срок эксплуатации устройства.

При разработке технического решения по созданию устройства для мониторинга вязкости нефти в трубопроводе поставлена задача, которая заключается в обеспечении точного и своевременного определения вязкости нефти, протекающей по трубопроводу при значительном упрощении структуры и технической реализуемости устройства.

В соответствии с вышеуказанными аспектами и учетом недостатков существующих способов измерения, принцип функционирования разработанного устройства основан на том, что необходимый сигнал, соответствующий колебаниям нефти, зафиксированный вибродатчиками, снимают непосредственно с нефтепровода, который является каналом распространения колебаний, интерпретируют его и определяют значение вязкости в зависимости от степени затухания амплитуды полученного спектра колебаний.

Устройство состоит из кварцевых или керамических вибродатчиков, преобразующих колебания нефти в электрические колебания, аналого-цифрового преобразователя, и персонального компьютера (ПК), которые необходимы для реализации полученного спектра колебаний и фиксации измеренных значений [3].

Работает устройство следующим образом. На поверхности трубопровода, на произвольном расстоянии от агрегата не превышающем 100 метров, устанавливаются два вибродатчика противоположно друг другу. Через некоторое расстояние, аналогично устанавливается вторая группа вибродатчиков. Обе группы подключаются к анализатору спектра, который в свою очередь подключен к ПК. При работе насоса, гидроди- намические колебания от лопастей его рабочего колеса передаются по нефти и принимаются обеими группами вибродатчиков. Причем первой группой принимаются колебания с одной амплитудой, а вторая группа фиксирует колебания с меньшей амплитудой. Это объясняется эффектом затухания колебаний в жидкости. Причем коэффициент затухания колебаний будет зависеть от определяемой кинематической вязкости нефти.

Таким образом, посредством внедрения предлагаемого устройства, возможно, обеспечить постоянный мониторинг вязкости нефти протекающей в трубопроводе с высокой степенью полноты и достоверности, что позволяет своевременно производить регулировку параметров технологического процесса перекачки, наряду с упрощением, как конструкции, так и технической реализуемости.