Комплексное измерение в открытых емкостях плотности, уровня (объема), температуры жидкостей прибором КП-ПУТ(П)

Комплексный прибор измерения в открытых емкостях плотности, уровня (объема) и температуры жидкости прибором КП-ПУТ(П).
В настоящее время в общепромышленной индустрии практически не применяются способы комплексирования нескольких измерительных устройств, заключенных в один конструктивный модуль для решения единой технологической задачи.
Предлагаемый комплексный прибор позволяет контролировать плотность и температуру приготавливаемого в емкости раствора и его объема, а при откачке раствора из емкости решить задачу определения величины закачиваемого в реальном времени и окончательно закаченного объема раствора в скважину с заданными параметрами (плотность, температура). Комплексный прибор КП-ПУТ(П) выпускается в двух модификациях:
  • для работы в автономном режиме;
  • для работы под управлением станции контроля и управления (СКУ) процессом (ХХХ), производящимся в скважине (СКУ.ХХХ).
    • Автономный режим работы КП-ПУТ(П) позволяет в реальном масштабе времени выводить одновременно на табло контроллера прибора и выносном табло четыре параметра:
  • плотность приготавливаемого раствора, кг/м3;
  • уровень раствора в емкости, м;
  • объем приготавливаемого раствора, м3;
  • температуру раствора, °С
    • При работе со станцией СКУ.ХХХ в реальном времени на экране монитора и выносном табло выводится перечисленная выше цифровая информация и отрисовываются графики изменения этих параметров в масштабе реального времени. Информацию можно представить и по этапам работ: приготовление раствора, закачка в скважину приготовленного раствора. Информация сохраняется на жестком диске ПЭВМ и может быть скопирована на любой носитель информации.
    Кроме измерения описанных выше технологических параметров плотности, уровня (объема), температуры в емкости прибором КП-ПУТ(П) измеряется давление воздуха, проходящего через прибор, так как в данном приборе применен пневматический способ измерения давления. От величины пневмодавления в линии зависит точность измерения плотности и уровня (объема) жидкости. На табло может отражаться пятый параметр-давление воздуха, проходящего через прибор КП-ПУТ(П).

    Устройство и принцип работы

    Комплексный прибор КП-ПУТ(П) состоит из двух частей:
  • зондовой части прибора (ЗЧП);
  • измерительной электронной части прибора (ИЧП)
    • Обе части прибора соединяются между собой тремя пневмолиниями и двумя электропроводами.
    Зондовая часть прибора погружается ближе к дну (до 5-7 см) открытой емкости. Измерительная часть прибора крепится ближе к крыше емкости. Зондовая часть прибора представляет собой квадрат, к нижней плоскости которого прикреплены три нержавеющие измерительные пневмотрубки разной длины и измерительная часть термометра, выведенные с герметизацией на верхнюю поверхность квадрата. К верхней плоскости квадрата ЗЧП крепится автоматическая система переключения воздушного потока АСПВП на продувку измерительных нержавеющих трубок ЗЧП давлением до 6-8 атм. и одновременного отсечения этого воздушного потока с помощью системы автоматически переключаемых клапанов от измерительной части прибора. К автоматической системе переключения воздушного потока АСПВП с трех сторон подключаются воздушные линии: одна от ресивера от трехходового крана с давлением 6-8 атм; три трубки от зондовой части прибора (ЗЧП); три трубки от измерительной части прибора (ИЧП).
    Измерение плотности и уровня жидкости основано на использовании принципа пневмоизмерения давления в пневмоканалах с использованием потока воздуха, проходящего через трехканальную измерительную систему прибора. Два пневмоканала, в которых измеряются изменение двух гидростатических давлений жидкости на разных уровнях в емкости Р+и Р- используются для измерения плотности r раствора. Отдельным третьим пневмоканалом проводится измерение гидростатического давления на третьем уровне Рур, которое соответствует уровню Н жидкости в емкости.
    Таким образом, тремя уровнями жидкости в емкости в измерительном приборе в трех пневмоканалах создаются три величины гидростатических давлений. Измерение плотности раствора в емкости основано на измерении перепада давления DР дифференциальным датчиком давления, к которому подводятся два гидростатических давления Р+ и Р- от двух измерительных трубок разной длины, подключенных к двум пневмоканалам. Измерительные трубки разнесены (имеют разную длину) на расстояние равное 0.15 м, называемое базой прибора DН=0.15 м.
    Плотность раствора r, кг/м3 рассчитывается по выражению:
    r = (P+ - P-) / (g*DH) = DP / (g*0,15)
    где g – ускорение свободного падения 9,81 м/с2
    DP = P+ - P-, (Па)
    Измерение изменения давления в третьем воздушном канале Рур проводится с помощью датчика давления. Расчет уровня раствора в емкости Н, м рассчитывается по выражению:
    H = Pур / (r*g)
    где r – плотность раствора в емкости, измеренная и рассчитанная ранее
    В электронных схемах датчиков для измерения дифдавления и давления вырабатывается стандартные токовые сигналы, равные 4-20 мА.
    Расчет значений объема раствора в емкости осуществляется по заранее измеренному изменению объема жидкости V, м3 в емкости в зависимости от ее высоты Н, м V = f(Н). Точнее всего измерение объема вести через каждый один см изменения высоты емкости, так как внутри технологическая емкость обычно оснащена различными механическими устройствами (оси, трубы, лопасти мешалок и т.д.). Они не имеют строго геометрическую форму (имеются выступы, полости, срезы и т.д.)
    В электронном термометре Т-2.5 вырабатывается стандартный токовый сигнал 4-20 мА от термочувствительного платинового сопротивления, пропорциональный измеренной температуре.
    Датчик давления воздуха в пневмосистеме ИД-1,0 вырабатывает стандартный сигнал 4-20 мА, снимаемый с тензомоста сопротивлений, пропорциональный измеряемой величине давления воздуха в пределах 0-1,0 МПа.

    Технические характеристики

    Диапазон измерения плотности 800-2200 кг/м3
    Диапазон измерения температуры -50 - +60 °С
    Диапазон измерения уровня
     воды (плотность 1000 кг/м3) 0-4 м
     цементного раствора (плотность до 2200 кг/м3) 0-2.2 м
    Диапазон измерения давления воздушного потока, МПа 0-10 атм.
    Питание датчиков (от токовой петли) ±18-36 В
    Диапазон выходных сигналов плотномера, уровнемера, термометра, давления воздушного потока 4-20 мА
    Непрерывное время работы круглосуточно
    Потребляемая мощность не более 10 Вт
    Пределы допустимой основной погрешности от диапазона измерения выходного сигнала:
     для датчика уровня ±2,0%
     для датчика плотности ±2,0%
     для датчика температуры ±1,0%
     для датчика давления воздуха ±1,0%
    Сопротивление изоляции проводников в измерительной части прибора и электронном термометре должно быть при температуре воздуха 20±5°С и относительной влажности не более 80%, МОм не менее 20
    КП-ПУТ(П) устойчив к воздействию вибрации с частотой от 10 до 50 Гц и амплитудой смещения, мм не более 0,15
    Вес, кг; габаритные размеры, мм; не более:
     вес зондовой части прибора (ЗЧП), кг до 10
     размеры ЗЧП (длина, ширина, высота), мм 260х260х700
     вес измерительной части прибора (ИЧП), кг до 20
     размер ИЧП, мм 320х370х280
     общий вес комплекта КП-ПУТ(П), кг не более 35
    Среднее время безотказной работы КП-ПУТ(П), ч не менее 1500
    Средний срок службы КП-ПУТ(П), лет не менее 3
    Комплектность КП-ПУТ(П)
    № Наименование Кол-во
    1 Комплексный прибор в сборе, для одновременного измерения плотности, уровня (объема) и температуры жидкости в емкости включает измерительный блок (ЗЧП) и измерительно-электронный блок ИЧП 1 компл.
    2 Комплект резиновых пневмо трубок 1 компл.
    3 Подставка для крепления ИЧП комплексного прибора на емкости 1 шт.
    4 Объединенный эксплуатационный документ:
  • Паспорт АМК.КП-ПУТ(П).ПС
  • Руководство по эксплуатации АМК.КП-ПУТ(П).РЭ
  • Методику поверки приборов плотности, уровня, температуры, давления АМК.КП-ПУТ(П).МИ
    		• 1 шт.
    5 Наставление по работе с КП-ПУТ(П) (не обязательно) В электронном виде