Устройство контроля и сигнализации положения границы раздела вода-нефтепродукт

1 Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено для контроля и сигнализации положения границы раздела сред вода-нефтепродукт, выработки управляющего сигнала и выдачи его в систему автоматического управления нефтеводяных сепараторных установок и других систем. Известны контактные датчики уровня,принцип действия которых основан на замыкании электрической цепи при погружении электродов датчика в контролируемую жидкость. Известен датчик уровня электропроводных жидкостей, содержащий электрод-стойку, связанный с емкостью, вторые электроды в виде стержней, размещенные внутри цилиндрических патронов, открытых снизу. Электрод изолирован втулкой и герметизирован в верхней части патрона. Наиболее близким к предлагаемой конструкции является устройство контроля, содержащее электрод со стаканом в нижней части,заполненным чистой водой, изоляторы электрода. В качестве второго электрода используется корпус емкости, в котором находится контролируемая нефтеводяная среда (СССР, а.с.1442837 кл. G 01F 23/24). К общим недостаткам известных кондуктометрических датчиков относится- незащищенность электродов от неэлектропроводной пленки нефтепродуктов;- использование в качестве второго электрода металлического корпуса емкостирезервуара, в котором находится контролируемая нефтеводяная среда, из-за чего поверхность емкости покрывается пленкой нефтепродукта, и граница раздела этой пленки постоянно изменяется, а следовательно, меняется и расстояние между электродами, что отрицательно сказывается на удельной электропроводности и стабильной работе датчика, корпус емкости постоянно находится под электрическим потенциалом (полем), что отрицательно сказывается на здоровье и опасно для окружающего персонала;- создание электропроводных мостиков на изоляторах электродов из-за отложения солей при длительном воздействии минерализованной воды;- невозможность удаления отложения солей, пленки нефтепродуктов и грязи с поверхностей и конструкции датчика без его демонтажа;- недостаточная защищенность стаканов с электродами от попадания в них взвешенных механических частиц и вязкой нефтеводяной эмульсии;- ложное срабатывание датчика при качке корабля. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства и устранение вышеперечисленных недостатков. Поставленная цель достигается тем, что известное устройство контроля, содержащее 2 электрод со стаканом в нижней части, заполненным чистой водой, изоляторы электрода,снабжено защитным экраном, предназначенным для защиты электродов и стаканов от грязи в виде частично открытой снизу трубы, соединенной в верхней части с фланцем с отверстиями по периметру для крепления его к горловине емкости-резервуара, в котором находится контролируемая нефтеводяная среда, одним или несколькими электродами со стаканами в нижней части, покрытыми снаружи изолятором,заполненными чистой водой и размещенными внутри трубы, и системой очистки, предназначенной для очистки электродов от нефтепродуктов, отложения солей и механических частиц. В верхней части защитного экрана установлено с возможностью поворота и изменения проходного сечения диафрагменное кольцо с отверстиями, совпадающими с отверстиями, выполненными на трубе экрана. Отверстия обеспечивают свободное переливание нефтеводяной среды. При развороте диафрагменного кольца вдоль образующей окружности экрана отверстия экрана перекрываются, изменяя тем самым проходное сечение для свободного перетекания нефтеводяной среды. В результате экрана с отверстиями и диафрагменное кольцо с отверстиями образуют компенсатор ложных срабатываний устройства при качке корабля с одновременной защитой электродов со стаканами от механических частиц, вязкой нефтеводяной эмульсии. Система очистки выполнена в виде одной или нескольких вертикальных трубок с отверстиями по всей длине, нижний торец каждой из которых выполнен зубчатым и установлен на конусный отбойник - отражатель, расположенный на дне трубы экрана, а верхний соединен с подводящим радиальным каналом,выполненным во фланце, и снабжен пропускным клапаном. Электроды выполнены разными по длине, и свободным концом закреплены посредством сальников-изоляторов во фланце, а,по меньшей мере, один из электродов снабжен дополнительным стаканом с чистой водой,смонтированным на уровне короткого электрода, и свободным концом закреплен вo фланце посредством резьбового соединения. Устройство может быть выполнено для контроля одного уровня, когда в нем использованы электроды со стаканами одного уровня,причем один из электродов закреплен вo фланце без изолятора, а другие через изолятор-сальник. При контроле двух уровней границ раздела сред в устройстве в одном корпусе объединены датчик верхнего и датчик нижнего уровней. В конструкции использованы электроды со стаканами разных уровней, причем один из них является общим для обоих датчиков, закреплен на резьбе и снабжен дополнительным стаканом с чистой водой, смонтированным на уровне короткого электрода, а другие электроды закреп 3 лены во фланце посредством сальниковизоляторов. На чертеже представлена конструкция заявленного устройства. Устройство содержит защитный экран 1,представляющий собой частично открытую в нижней части трубу, соединенную винтами с фланцами 2 с отверстиями 3 по периметру,предназначенными для крепления его к горловине емкости-резервуара, в котором находится контролируемая нефтеводяная среда, электроды 4 и 5 нижнего и верхнего уровней соответственно со стаканами 6 и 7 нижнего и верхнего уровней и электрод 8, общий для обоих уровней, со стаканами 6 и 7 нижнего и верхнего уровней. Электроды 4 и 5 нижнего и верхнего уровней свободным концом закреплены во фланце 2 посредством сальников-изоляторов 9, а электрод 8, общий для обоих уровней, соединен с фланцем 2 резьбовым соединением. На верхнем конце электродов 4,5,8 установлены клеммы 10,которые защищены клеммной крышкой II с удерживающей шпилькой и гайкой 12. Устройство также содержит систему очистки в виде одной или нескольких вертикальных трубок 13 с мелкими отверстиями по всей высоте и с зубчатым нижнем торцом, который установлен на конусном отбойнике-отражателе 14, расположенным на дне трубы экрана 1. Внутренняя полость каждой из трубок 13 соединена с подводящим радиальным каналом 15, выполненным во фланце 2 через односторонний клапан 16, установленный на верхнем торце трубки 13. В верхней части трубы защитного экрана 1 свободно установлено диафрагменное кольцо 17 с отверстиями 18, совпадающими с отверстиями 19, выполненными на трубе. Диафрагменное кольцо 17 может быть зафиксировано винтами 20. В основу устройства положена удельная электропроводность воды. Работает устройство следующим образом. Перед началом работы стаканы 6,7 электродов 4,5 и 8 заполняются чистой водой, фланец 2 через прокладку закрепляется на горловине сепаратора или емкости-резервуара, в котором находится контролируемая нефтеводяная среда, а на электроды 4, 5 и 8 через клеммы 10 под клеммной крышкой II податся, с целью исключения поляризации, переменное напряжение 12-15 вольт 50 Гц. При заполнении сепаратора или емкости нефтеводяной средой внутренняя полость экрана также заполняется, а при последующем разделении на нефтепродукт и воду пространство между электродами 4, 5 и 8 со стаканами 6 и 7 заполняется то нефтепродуктом, то водой. В среде "минерализованная вода-нефтепродукт" в стаканах 6 и 7 электродов 4, 5 и 8 всегда находится вода, защищающая чувствительную часть от нефтепродукта, и при подъеме уровня раздела фаз зеркало стакана электрода очищается. 4 При заполнении пространства между электродами 4, 5 и 8 со стаканами 6 и 7 электрическая щель замыкается, а по мере опускания границы раздела "нефтепродукт-вода нефтепродукт покрывает зеркало стаканов (сначала верхних, а затем нижних) и электрическая цепь размыкается и наоборот. При качке корабля и связанного с ним сепаратора или емкости-резервуара с устройством контроля и сигнализации положения, "линза" отделенного от воды нефтепродукта в них,стремясь занять горизонтальное положение,будет перемещаться в вертикальной плоскости с определенной амплитудой и периодом, зависящим от силы качки, а объем нефтепродукта во внутренней полости экрана 1 будет синхронно повторять перемещение основной "линзы" нефтепродукта, выливаясь из устройства или вливаясь в него через отверстия 19 экрана 1 и отверстия 16 диафрагменного кольца 17, в совокупности образующих компенсатор ложных срабатываний устройства при качке корабля. Компенсация и защита от ложных срабатываний при качке корабля в устройстве происходит за счет дросселирования нефтепродукта при его перетекании через регулируемое проходное сечение отверстий 18 и 19 при развороте диафрагменного кольца 17 относительно экрана 1 и последующего его стопорения винтами 20. Разворотом диафрагменного кольца 17,исходя из вязкости используемого нефтепродукта, опытным путем подбирается такое проходное сечение отверстий 18 диафрагменного кольца 17 и отверстий 19 экрана 1, что время перетекания нефтепродукта из полости устройства в "линзу" и наоборот значительно отстает от времени перемещения основной "линзы" нефтепродукта, а амплитуда колебаний объема нефтепродукта в полости устройства значительно меньше амплитуды колебаний "линзы",что приводит к уменьшению ложных срабатываний устройства. В процессе эксплуатации устройства на электродах 4,5 и 8 со стаканами 6 и 7, экране 1,сальниках-изоляторах 9 откладывается грязь,соли, вязкие компоненты нефтепродуктов. Для их удаления необходимо подать горячую чистую воду через канал 15 фланца 2, пропускной клапан 16, вертикальную трубку 13 с мелкими отверстиями по всей высоте. Часть горячей воды, разбрызгиваясь и закручиваясь пo спирали, смывает грязь, соли,нефтепродукты с поверхностей внутренней полости экрана 1, а другая часть воды, отражаясь от конусного отражателя-отбойника 14 через зубчатый торец трубки 13, направляется снизувверх, вымывая грязь, соли и нефтепродукты через отверстия 18 и 19 компенсатора качки за пределы устройства. Изобретение обеспечивает четкий, надежный контроль положения границы раздела фаз"нефтепродукт-вода" при качке корабля до 30 периодом 4-9 с и очистку устройства от грязи,солей и вязких нефтепродуктов без его демонтажа и разборки длительное время. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство контроля и сигнализации положения границы раздела вода-нефтепродукт,содержащее электрод со стаканом в нижней части, заполненным чистой водой, изоляторы электрода, отличающееся тем, что оно снабжено экраном в виде частично открытой снизу трубы,соединенной в верхней части с фланцем с отверстиями для крепления, одним или несколькими дополнительными электродами со стаканами в нижней части, покрытыми изоляцией и заполненными чистой водой, которые расположены внутри трубы, и системой очистки, при этом в верхней части защитного экрана установлено с возможностью поворота и изменения 6 проходного сечения диафрагменное кольцо с отверстиями, совпадающими с отверстиями,выполненными на трубе экрана, система очистки выполнена в виде одной или нескольких вертикальных трубок с отверстиями по всей высоте, нижний торец каждой из которых выполнен зубчатым и установлен на конусный отбойникотражатель, расположенный на дне трубы, а верхний соединен с подводящим радиальным каналом, выполненным во фланце, и снабжен клапаном, при этом электроды выполнены разными по длине в виде двух уровней, и свободным концом закреплены посредством сальников-изоляторов во фланце, а, по меньшей мере,один из электродов снабжен дополнительным стаканом с чистой водой, смонтированным на уровне короткого электрода, и свободным концом закреплен во фланце посредством резьбового соединения.