Пробозаборное устройство трубчатого типа ЩПУ-2 (ПУ-2)
Пробозаборное устройство трубчатого типа ЩПУ-2 (ПУ-2) — стационарное измерительное устройство, предназначенное для непрерывного или периодического отбора представительных проб нефти, нефтепродуктов, воды и газожидкостных смесей непосредственно из действующего трубопровода при рабочем давлении без остановки перекачки. Разработано в соответствии с ГОСТ 2517-2012 «Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб».
Конструктивно ЩПУ-2 представляет собой зонд-коллектор, постоянно вваренный или фланцево смонтированный в стенке трубопровода и проникающий в его внутренний объём. Одна, три или пять пробозаборных трубок с загнутыми входными концами, ориентированными навстречу потоку, размещаются по нормированным точкам сечения трубопровода: обеспечивается пропорциональный захват рабочей среды из каждой зоны, что исключает систематическую погрешность, свойственную однозонным устьевым пробоотборникам. Выбор числа трубок определяется ГОСТ 2517 в зависимости от DN трубопровода и степени неоднородности потока.
Принципиальное отличие ЩПУ-2 от щелевого пробозаборного устройства ЩПУ-1 — постоянное (стационарное) нахождение зонда в трубопроводе: устройство не извлекается в процессе эксплуатации. Это делает ЩПУ-2 предпочтительным при непрерывном автоматическом отборе проб в составе систем измерения количества нефти (СИКН), поскольку исключает механизм лубрикаторного ввода/вывода трубки и значительно упрощает конструкцию. Монтируется фланцевым методом на технологических трубопроводах диаметром DN 50–400 мм при рабочем давлении 6,3 МПа в комплекте с автоматическими пробоотборниками (ПРОБА-1М, ПА-1, ПА-2) или в режиме ручного разового отбора проб.
Конструкция
- Корпус трубчатый, обеспечивающий прочность, герметичность и устойчивость к воздействию агрессивных сред.
- Заборный патрубок (щелевой или трубчатый наконечник), погружаемый в поток и ориентированный по направлению движения среды.
- Запорно-регулирующий узел — вентиль, игольчатый клапан или встроенный механизм дозированного отбора.
- Фланцевое или резьбовое присоединение, позволяющее безопасно интегрировать устройство в магистральный трубопровод.
- Гладкие внутренние поверхности, препятствующие осаждению парафина, механических частиц и обеспечивающие репрезентативность пробы.
- Антикоррозионная сталь, устойчивая к сероводороду, CO₂ и пластовой жидкости.
Принцип работы
-
1
ЩПУ-2 работает по принципу многоточечного напорного пробоотбора из движущегося потока. Загнутые входные концы пробозаборных трубок развёрнуты навстречу потоку: динамическое давление набегающего потока нефти обеспечивает принудительный входной расход через каждую трубку. Скорость нефти в пробозаборной трубке поддерживается в диапазоне, рекомендованном ГОСТ 2517: не менее 0,2 м/с (во избежание осаждения воды и механических примесей в трубке) и не более скорости потока в трубопроводе (во избежание расслоения пробы в трубке).
-
2
Потоки нефти из каждой трубки (1, 3 или 5) объединяются в коллекторном патрубке устройства и суммируются в общей точке отбора. За счёт того, что точки забора соответствуют нормированным по ГОСТ 2517 радиальным координатам (ось + 0,66R + …), суммарный поток в выходном патрубке является средневзвешенным по сечению — пропорционально концентрации каждой фазы (нефть, вода, газ) в соответствующей зоне трубопровода.
-
3
Конструкция зонда обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление основному потоку в трубопроводе и достаточную жёсткость для восприятия изгибающего момента от высокоскоростного потока и пульсационного воздействия от ближайших насосов. Из выходного патрубка проба поступает через запорный кран в автоматический пробоотборник (непрерывно) или в ручной пробоотборный сосуд (периодически).
Устройство
-
1Основной конструктивный элемент, обеспечивающий прочность и герметичность пробоотборника. Корпус изготавливается из углеродистых или нержавеющих сталей, устойчивых к воздействию агрессивных сред и высоких давлений.
-
2Рабочий элемент устройства, представляющий собой металлическую трубку, вводимую в поток технологической среды. Через внутренний канал зонда происходит забор части потока для формирования пробы.
-
3Предназначен для установки устройства на трубопровод или технологическое оборудование. Может выполняться в резьбовом или фланцевом исполнении в зависимости от условий монтажа.
-
4Канал или трубка, по которой отобранная проба поступает в пробоотборную емкость или лабораторную систему анализа.
Порядок работы
-
1
Перед монтажом: убедиться в соответствии DN устройства DN трубопровода, выбрать точку установки не менее 10 DN от ближайшего колена и не менее 25 DN вниз по потоку от последней точки смешения компонентов (ГОСТ 2517). Убедиться в отсутствии вибраций свыше допустимого уровня.
-
2
Монтаж фланцевым методом: совместить монтажный фланец ЩПУ-2 с ответным фланцем патрубка на трубопроводе, установить прокладку (тип по условиям среды — спирально-навитая, паронитовая). Затянуть шпильки равномерно попарно-крест-накрест до проектного момента затяжки.
-
3
Ориентировать зонд: убедиться в правильном направлении входных концов трубок — они должны быть развёрнуты навстречу потоку (входное отверстие смотрит «в поток»). Отметить ориентацию риской на верхнем фланце перед финальной затяжкой.
-
4
Присоединить отводящий трубопровод: через запорный кран (шаровой, вентиль) к входному штуцеру автоматического пробоотборника ПРОБА-1М / ПА-1 или к ручному пробоотборному устройству. Стравить воздушную пробку через продувочный штуцер перед первым открытием крана.
-
5
Пуск в работу: открыть запорный кран на отводящем патрубке. В режиме автоматического пробоотбора — подать сигнал разрешения на пробоотборник. Убедиться в стабильном расходе пробы (контроль по ротаметру или расходомеру пробоотборника). Проверить отсутствие утечек в фланцевых соединениях.
-
6
Техническое обслуживание: при засорении трубок (снижение расхода пробы) — промыть зонд. Для промывки: перекрыть кран, отсоединить отводящий трубопровод, подать промывочный растворитель (нефрас, керосин) под давлением в обратном направлении через отводящий штуцер.
Упаковка
Технические характеристики
| № | Наименование характеристики | Значение |
| 1 | Рабочее давление, МПа | 1,6 … 25 |
| 2 | Условный диаметр, мм | 40 … 1200 |
| 3 | Стойкость к воздействию скважинной среды | К1, К2 |
| 4 | Рабочая температура, °C | −60 … +150 |
| 5 | Материальное исполнение | 09Г2С, 12Х18Н10Т, 13ХФА |
| 6 | Климатическое исполнение | УХЛ 1; УХЛ 4.2 |
| 7 | Длина зонда, мм | 300 – 1500 мм |
| 8 | Количество щелей | 1 – 5 |
| 9 | Герметичность | класс А |
Особенности эксплуатации
-
-
Ключевая особенность ЩПУ-2 по сравнению с ЩПУ-1 — невозможность извлечения зонда без остановки трубопровода и его освобождения от давления (в большинстве стационарных исполнений без лубрикаторного модуля). Для обслуживания, очистки или замены зонда требуется перекрытие трубопровода и сброс давления на рабочем участке. Это накладывает требование к надёжному антизасорению: минимальный диаметр трубок 6 мм (≤15 мм²/с) или 12 мм (>15 мм²/с) по ГОСТ 2517 — не занижать.
-
-
Расстояние от точки установки до ближайшего колена, задвижки, насоса — не менее 10 DN; от последней точки смешения компонентов потока — не менее 25 DN. Нарушение требования по расстоянию приводит к систематической погрешности пробоотбора вследствие неравномерного профиля скоростей и нераспределённого расслоения фаз.
-
-
Пропорциональный многоточечный отбор по нормированным точкам сечения (ось + 0,66R + … по ГОСТ 2517): обеспечивает представительность пробы при любой степени расслоения фаз в потоке — систематическая погрешность по составу принципиально ниже, чем при однозонном отборе у стенки трубопровода или вентиль-пробоотборниками.
-
-
Минимальное гидравлическое возмущение потока: тонкостенные трубки минимального диаметра создают ничтожно малое сопротивление и не нарушают равномерность профиля скоростей — отбор пробы не искажает результаты расходомера СИКН.
-
-
Гибкость конфигурации: выбором числа трубок (1/3/5), диаметра трубок, материала и запорной арматуры одно конструктивное решение перекрывает DN 50–400 мм и диапазон вязкостей от 1 до 200 мм²/с по одному ТУ.
Таблица значений
| Диаметр, мм | Высота, мм (H) | Длина, мм (L) | Площадь поперечного сечения, мм | Масса зонда, кг | Масса устройства, мм |
| 80 | 472 | 222 | 156,3 | 1,67 | 13,05 |
| 100 | 481 | 222 | 194,7 | 1,70 | 13,12 |
| 150 | 592 | 260 | 303,1 | 2,26 | 13,65 |
| 200 | 640 | 260 | 428,8 | 2,38 | 13,83 |
| 250 | 684 | 260 | 536,4 | 2,49 | 13,96 |
| 300 | 727 | 260 | 645,5 | 3,35 | 14,83 |
| 350 | 771 | 260 | 752,5 | 3,56 | 15,05 |
| 400 | 804 | 260 | 839,8 | 4,42 | 15,90 |
Склад
Пробозаборное устройство трубчатого типа ЩПУ-2 (ПУ-2) под заказ.
Вопросы и ответы
Для непрерывного или периодического отбора представительных проб нефти и нефтепродуктов из действующих трубопроводов без остановки перекачки. Обеспечивает пропорциональный многоточечный захват среды по всему сечению потока в соответствии с ГОСТ 2517-2012.
На СИКН нефтесдаточных и нефтеприёмных пунктов, узлах коммерческого учёта ЛПДС и НПС, групповых и индивидуальных ГЗУ/АГЗУ, технологических трубопроводах НПЗ, в схемах контроля качества нефти при подготовке и транспортировке.
По ГОСТ 2517-2012: 1 трубка — DN ≤100 мм при однородном потоке; 3 трубки — DN 100–200 мм или при умеренной неоднородности; 5 трубок — DN 200–400 мм или при значительном расслоении фаз (высокая обводнённость, многокомпонентная смесь).
По ГОСТ 2517: диаметр ≥6 мм при кинематической вязкости ≤15 мм²/с; ≥12 мм при вязкости >15 мм²/с. Меньший диаметр приводит к засорению трубок при высоковязкой нефти и ошибочному отбору.
Да. ЩПУ-2 является точкой отбора в схеме с автоматическими пробоотборниками ПРОБА-1М, ПА-1, ПА-2. Отводящий патрубок подключается к входу пробоотборника; пробоотборник дискретно отбирает аликвоты, пропорциональные измеренному расходу.
Рабочее давление 0,2–6,3 МПа, температура среды −40…+200 °С (по исполнению), DN 50–400 мм. Климатические исполнения У1, ХЛ1, УХЛ1. Выбор материала зонда (Ст.20 / 09Г2С / 13ХФА / 12Х18Н10Т) — по агрессивности среды (H₂S, CO₂, хлориды).
ГОСТ 2517 рекомендует вертикальную (преимущественно) или наклонную (не более 45° к вертикали) установку в вертикальном или восходящем участке трубопровода. Горизонтальная установка допустима только при достаточной скорости потока, исключающей гравитационное расслоение фаз в трубке.
ЩПУ-2 как пассивный пробоотборный зонд не является средством измерений и метрологической поверке не подлежит. Метрологической аттестации подлежит весь комплекс пробоотбора СИКН (включая автоматический пробоотборник и сосуд-аккумулятор) — в соответствии с МИ 2825-2003 и свидетельством об аттестации методики. Интервал — 4 года.
Документы и сертификаты
Обозначение
- Рабочее давление, МПа
- Условный диаметр, мм
- Трубчатого типа
- Пробозаборное устройство щелевое
