Вставка для измерения потока - RU2018122459A

1. Вставка для измерения многофазного потока (1) для введения внутрь емкости для потока флюида (2) или трубы (3), содержащая:

первый расположенный выше по потоку изоляционный диск (4), выполненный с возможностью обеспечения герметичного водонепроницаемого уплотнения с внутренней поверхностью (5) емкости для потока флюида (2) или трубы (3) в случае, когда он содержится в них;

второй расположенный ниже по потоку изоляционный диск (6), выполненный с возможностью герметичного водонепроницаемого уплотнения с внутренней поверхностью (5) емкости для потока флюида (2) или трубы (3) в случае, когда он содержится в них; причем:

первый изоляционный диск (4) содержит первое отверстие (7);

второй изоляционный диск (6) содержит второе отверстие (8);

каждое отверстие (7, 8) меньше по площади поперечного сечения, чем первый (4) и второй (6) изоляционные диски; и

нижний край первого отверстия (7) расположен в первом изоляционном диске (4) выше по вертикали, чем нижний край второго отверстия (8) во втором изоляционном диске (6) в случае, когда вставка для измерения многофазного потока (1) находится в своей рабочей ориентации;

измерительная емкость (10), проходящая от первого отверстия (7) до второго отверстия (8) и выполненная с возможностью образования проточного канала (11) между первым и вторым отверстиями (7, 8), причем нижний край первого конца (12) проточного канала (11) выравнивается с нижним краем первого отверстия (7), а нижний край второго конца (13) проточного канала (11) выравнивается с нижним краем второго отверстия (8), так что проточный канал (11) имеет нисходящий уклон в случае, когда вставка для измерения многофазного потока (1) находится в своей рабочей ориентации.

2. Вставка для измерения многофазного потока (1) по п. 1, дополнительно содержащая:

устройство для сопротивления потоку и спрямления потока (20), расположенное смежно с первым отверстием (7), причем устройство для сопротивления потоку и спрямления потока (20) содержит одну или более первичных плоских пластин (21), установленных параллельно друг другу и проходящих либо вертикально, либо горизонтально, при этом плоский пластинчатый участок (22) первичных пластин (21), совмещен с нормалью к первому отверстию (7) для уменьшения потока жидкости, поступающего в измерительную емкость (10) и для спрямления данного потока.

3. Вставка для измерения многофазного потока (1) по п. 1, отличающаяся тем, что устройство для сопротивления потоку и спрямления потока (20) соединено с первым изоляционным диском (4) и выполнено с возможностью покрытия первого отверстия (7).

4. Вставка для измерения многофазного потока (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что одна или более параллельных вторичных плоских пластин (23) предусмотрены в устройстве для сопротивления потоку и спрямления потока (20), повернутыми относительно первичных плоских пластин (21), причем предпочтительно угловое смещение между первичными (21) и вторичными (23) плоскими пластинами составляет 90° +/- 5°

5. Вставка для измерения многофазного потока (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что измерительная емкость (10) содержит один или более датчиков, расположенных в определенном месте вдоль измерительной емкости (10), которое на основании геометрии вставки для измерения многофазного потока (1) и ожидаемого потока флюида через измерительную емкость (10) соответствует месту, в котором будет получен стратифицированный поток флюидов, проходящий через измерительную емкость (10).

6. Вставка для измерения многофазного потока (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что измерительная емкость (10) содержит один или более датчиков, которые предусмотрены на внешней стороне измерительной емкости (10) и которые приспособлены для закрепления с возможностью перемещения на внешней стороне измерительной емкости (10), там, где это предпочтительно.

7. Вставка для измерения многофазного потока (1) по п. 6, отличающаяся тем, что один или более датчиков выполнены таким образом, что, когда они прикреплены к внешней стороне измерительной емкости (10), один или более датчиков не выходят за пределы контура/силуэта поперечного сечения, образованного между первым (4) и вторым (6) изоляционными дисками.

8. Вставка для измерения многофазного потока (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что один или более датчиков содержат одно или более из следующего:

ультразвуковые датчики скорости потока газа (14), установленные вокруг или выше центральной вертикальной точки измерительной емкости (10);

ультразвуковые датчики жидкой фракции и скорости (15), установленные вокруг или ниже центральной вертикальной точки измерительной емкости (10);

датчики температуры (16); или

датчики давления (17), расположенных по всему вертикальному диапазону высоты измерительной емкости (10).

9. Вставка для измерения многофазного потока (1) по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая:

датчик уровня воды (18), основанный на измерении электрической емкости.

10. Вставка для измерения многофазного потока (1) по п. 9, отличающаяся тем, что датчик уровня воды (18) содержит изолированный проводник (19) в конфигурации уровнемера или кольца, который выполнен с возможностью измерения электрической емкости между изолированным проводником (19) и водой в измерительной емкости (10) для определения уровня воды, если она присутствует.

11. Вставка для измерения многофазного потока (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что любой из первых (4) и вторых (6) изоляционных дисков содержит сквозные отверстия (9) для проводки.

12. Вставка для измерения многофазного потока (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что угол наклона, измеренный от горизонтали измерительной емкости (10) в случае, когда он используется, находится в диапазоне от 0° до 45°; предпочтительно в диапазоне от 0° до 30°; более предпочтительно в диапазоне от 0° до 20°; более предпочтительно в диапазоне от 0° до 15°; более предпочтительно в диапазоне от 0° до 10°; более предпочтительно в диапазоне от 0° до 5°.

13. Система измерения потока (30), содержащая корпус (31) и вставку для измерения многофазного потока (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что корпус (31) представляет собой емкость для потока флюида (2) или трубу (3) по любому из предшествующих пунктов; причем:

корпус (31) содержит боковую стенку или фланец (32), содержащий впускное отверстие (33) корпуса для приема впускной трубы (34) системы транспортировки флюида, причем нижний край впускного отверстия (33) корпуса предпочтительно совмещается с нижним краем корпуса (31) в случае, когда оно находится в рабочей ориентации; и

система измерения потока (30) содержит емкость накопления (34) внутри корпуса (31), расположенную между боковой стенкой или фланцем (32), содержащим впускное отверстие (33) корпуса, и первый изоляционный диск (4).

14. Система измерения потока (30) по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая:

фазовый распределитель (40) в емкости накопления (34), причем фазовый распределитель (40) расположен смежно с впускным отверстием (33) корпуса таким образом, что флюид, проходящий через впускное отверстие (33) корпуса, проходит через фазовый распределитель (40), причем фазовый распределитель (40) выполнен с возможностью распределения жидкой и газовой фаз поступающего потока из впускной трубы (34) в емкости накопления (34).

15. Система измерения потока (30) по п. 14, отличающаяся тем, что фазовый распределитель (40) содержит:

трубу (41), которая имеет размер и форму, соответствующие размеру и форме впускного отверстия (33) корпуса, причем одна или более первых прорезей (42) предусмотрены вдоль длины трубы (41), проходящей через стенку трубы, для жидкостного соединения внутри трубы (41) с ее наружной стороной, причем одна или более первых прорезей (42) расположены по бокам трубы (41) в случае, когда фазовый распределитель (40) находится в своей рабочей ориентации;

одно или более ребер (43), расположенных на внешней стороне трубы (41) и смежных с и находящихся между одной или более первыми прорезями (42), причем одно или более ребер (43) имеют большую площадь поперечного сечения, чем труба (41), и проходят от внешней стороны трубы (41), чтобы направлять жидкую фазу, протекающую через трубу (41) наружу и от трубы (41); и

одну или более вторых прорезей (44), предусмотренных вдоль длины трубы (41), проходящей через стенку трубы, для жидкостного соединения внутренней части трубы (41) с ее внешней частью, причем одна или более вторых прорезей (44) расположены на верхней части трубы (41) в случае, когда фазовый распределитель (40) находится в своей рабочей ориентации, и одна или более вторых прорезей (44) обеспечивают удаление газовой фазы и ее отвод в верхнюю часть емкости накопления (34); при этом одна или более вторых прорезей (44) имеют форму прорези «Т», при этом нижняя часть находится в жидкостном соединении с внутренней частью трубы (41), а боковые отводы «Т» выполнены с возможностью направления газовой фазы наружу к сторонам емкости накопления (34).

16. Система измерения потока (30) по любому из предшествующих пунктов, в частности, по любому из пп. 10-12, отличающаяся тем, что корпус (31) содержит вторую боковую стенку или фланец (35), содержащий выпускное отверстие (36) корпуса для приема выпускной трубы (37) системы транспортировки флюида, причем нижний край выпускного отверстия (36) корпуса предпочтительно совмещается с нижним краем корпуса (31) в рабочей ориентации, и при этом система измерения потока (30) дополнительно содержит:

расположенную ниже по потоку емкость накопления (50) в корпусе (31), размещенную между второй боковой стенкой или фланцем (35), содержащим выпускное отверстие (36) корпуса, и вторым изоляционным диском (6), причем:

нижний край второго отверстия (8) на втором изоляционном диске (6) расположен с вертикальным смещением и выше нижнего края выпускного отверстия (36) корпуса в случае, когда система измерения потока (30) находится в своей рабочей ориентации для минимизации обратного потока флюида в измерительную емкость (10);

17. Система измерения потока (30) по п. 16, отличающаяся тем, что расположенная ниже по потоку емкость накопления (50) дополнительно содержит:

опоры (51) для размещения вставки для измерения многофазного потока (1) в корпусе (31) в известном положении относительно второй боковой стенки или фланца (35) и

сквозные соединители (52) для кабельной проводки корпуса и других соединений, проходящие от внешней стороны корпуса (31) через расположенную ниже по потоку емкость накопления (50) к датчикам, расположенным вокруг и внутри измерительной емкости (10).

18. Система измерения потока (30) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что площадь поперечного сечения каждого из емкости накопления (34) и расположенной ниже по потоку емкости накопления (50), взятой с нормалью направленной к впускному отверстию (33) корпуса, по меньшей мере в два раза больше, чем площадь поперечного сечения впускного отверстия (33) корпуса, и длина каждой из емкости накопления (34) и расположенной ниже по потоку емкости накопления (50) по меньшей мере вдвое больше, чем диаметр впускного отверстия (33) корпуса или самая длинная сторона впускного отверстия (33) корпуса в случае, когда оно не является круглым, а площадь поперечного сечения измерительной емкости (10) больше, чем площадь поперечного сечения впускного отверстия (33) корпуса, и меньше, чем площадь поперечного сечения емкости накопления (34) и расположенной ниже по потоку емкости накопления (50).

19. Система измерения потока (30) по п. 17, отличающаяся тем, что длина измерительной емкости (10) по меньшей мере в два раза больше, чем диаметр впускного отверстия (33) корпуса или самая длинная сторона впускного отверстия (33) корпуса в случае, когда оно не является круглым.

20. Система измерения потока (30) по п. 10, отличающаяся тем, что впускное отверстие корпуса имеет равнобедренное трапециевидное поперечное сечение.

21. Система измерения потока (30) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что:

емкость для потока флюида (2) или труба (3) или корпус (31) выполнены из стандартных или промышленных трубопроводов диаметром от 76,2 мм (3 дюйма) до 812,8 мм (32 дюйма), но предпочтительно от 100 мм (4 дюйма) до 304,8 мм (12 дюймов) и длиной от 1 м до 3 м, причем боковые стенки фланцев (32) являются стандартными или промышленными фланцами для трубопровода.

22. Система измерения потока (30) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что вставка для измерения многофазного потока (1) выполнена из химически инертных материалов, включая ХПВХ, ПТФЭ, нейлон или ПЭЭК.

23. Способ измерения многофазного потока в емкости для потока флюида (2) или трубе (3), включающий:

протекание многофазного потока через вставку для измерения внутри емкости для потока флюида (2) или трубы (3), причем вставка для измерения образована с помощью первого изоляционного диска (4), вставленного в емкость для потока флюида (2) или трубу (3), и выполненного с возможностью обеспечить герметичное водонепроницаемое уплотнение с внутренней поверхностью (5) емкости для потока флюида (2) или трубы (3), и второго расположенного ниже по потоку изоляционного диска (6), вставленного в емкость для потока флюида (2) или трубу (3), выполненного с возможностью герметичного водонепроницаемого уплотнения с внутренней поверхностью (5) емкости для потока флюида (2) или трубы (3) в случае, когда она содержится; причем:

первый изоляционный диск (4) содержит первое отверстие (7);

второй изоляционный диск (6) содержит второе отверстие (8);

каждое из отверстий (7, 8) меньше в поперечном сечении, чем первый (4) и второй (6) изоляционные диски; и

нижний край первого отверстия (7) расположен в первом изоляционном диске (4) выше по вертикали, чем нижний край второго отверстия (8) во втором изоляционном диске (6) в случае, когда вставка для измерения многофазного потока (1) находится в своей рабочей ориентации; и

измерительная емкость (10) содержит первый и второй концы, проходящие от первого отверстия (7) до второго отверстия (8) и выполненные с возможностью образования герметичного водонепроницаемого уплотнения с первым и вторым отверстиями (7, 8) для образования проточного канала (11) между первым и вторым отверстиями (7, 8), причем нижний край первого конца (12) проточного канала (11) выравнивается с нижним краем первого отверстия (7), а нижний край второго конца (13) проточного канала (11) выравнивается с нижним краем второго отверстия (8), так что проточный канал (11) имеет нисходящий уклон в случае, когда вставка для измерения многофазного потока (1) находится в своей рабочей ориентации; и

использование одного или более датчиков для измерения свойств многофазного потока, протекающего через вставку для измерения.

24. Способ измерения многофазного потока в емкости для потока флюида (2) или трубе (3), включающий:

введение вставки для измерения многофазного потока (1) по п. 1 в емкость для потока флюида (2) или трубу (3); и

использование вставки для измерения многофазного потока (1) для измерения свойств многофазной смеси, протекающей через емкость для потока флюида (2) или трубу (3).