Устройство для измерения расхода нефтепродуктов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА НЕФТЕПРОДУКТОВ по авт.св. W 91116ii, отлич ающееся тем, что, с целью повышения точности измерения при изменении температуры и давления, в него введены два переключателя с подвижными и непо движными контактами, причем подвижный контакт первого переключателя подключен к входу первого преобразователя аналог-код, подвижный контакт второго переключателя - к входу четвертого преобразователя аналог-код, а первый, второй и третий неподвижные контакты первого переключателя соединены соответственно с первым, вторым и третьим неподвижными контактами второго переключателя , при этом первые неподвижные контакты обоих переключателей соединены с выходом датчика расхода и входом блока вычитания, вторые неподвижные контакты - с входом С третьего блока сумматора и выходом (Л блока вычитания, а третьи - с выходом третьего блока сумматора. Г) ю ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК

1(5В Ь 01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 911162 (22) 3339990/18-10 (22) 23 ° 09.81 (46) 07.05,84. Бюл, М 17 (72) Н.A.Èoëÿêoí, C.B.Åðeìååâ, A.М.Хакимов и Ф.С.Салихянов (71) Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородосо-: держащих. газов (53) 681.121.8(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

bt 911162, кл. 5 01 F 1/56, 1982 ° (54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ

РАСХОДА НЕФТЕПРОДУКТОВ по авт.св.

Р 911162, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения .точности измерения при изменении температуры и давления, в него введены два

„„SU„„10 1022 A переключателя с подвижными и непо» движными контактами, причем подвижный контакт первого переключателя подключен к входу первого преобразователя аналог-код, подвижный контакт второго переключателя - к входу четвертого преобразователя аналог-код, а первый, второй и третий неподвижные контакты первого переключателя соединены соответственно с первым, вторым и третьим неподвижными контактами второго переключателя, при этом первые неподвижные контакты обоих переключателей соединены с выходом датчика расхода и входом блока вычитания, вторые неподвижные контакты — с входом С2 третьего блока сумматора и выходом

Я блока вычитания, а третьи — с выходом третьего блока сумматора.

1О9:»О22

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в системах автоматического контроля и измерения расхода нефти, нефтепродуктов и сжиженного газа.

Ito основному авт.св. У 911162 известно устройство для измерения расхода нефтепродуктов, содержащее датчик температуры, соединенный первым входом через первый преобразователь аналог-код и второй сумматор с первым делителем частоты с регулируемым коэффициентом деления, подключенным к первому входу блока вычитания, который соединен с выходом датчика расхода, второй выход датчика температуры соединен через второй преобразователь аналог-код и второй делитель частоты с регулируемым коэффициентом деления, с первым входом первого сумматора,. второй вход которого подключен к выходу датчика объемного расхода, а выход подключен к вторым входам второго преобразователя аналог-код и третьего преобразователя аналог-код, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, а вход — с выходом датчика влажности к датчик давления, соединенный через четвертый преобразователь аналог-код и третий делитель частоты с регулируемым коэффициентом деления с вторым входом третьего сумматора, первый вход которого подключен к выходу блока вычитания, а вход — к вторым входам первого к четвертого преобразователей аналог-код (11.

Вследствие того, что коэффициент объемного расширения и коэффициент сжимаемости Я углеводородов и их смесей при изменении температуры и давления является величиной переменной в известном устройстве возникает дополнительная погрешность дб 2Ъ за счет неучтенной нелинейности коэффициентов объемного расшире— ния и сжимаемости.

Целью изобретения является повышение точности измерения при изменении давления и температуры измеряемой среды.

»О

5Г

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для .измерения расхода нефтепродуктов введены два переключателя с подвижными и неподвижными контактами, причем подвижный контакт первого переключ.ателя подключен к входу первого преобразователя аналог-код, а подвижный контакт второго переключателя к входу четвертого преобразователя аналог-код, а первый, второй и тре- 60 тий неподвижные контакты первого переключателя соединены соответственно с первым, вторым и третьим неподвижными контактами второго пере-. ключателя, При этом первые неподвижHbIB контакты Обоих переключателей соединены с выходом датчика расхода и входом блока вычитания, вторые неподвижные контакты — с входом третьего блока сумматора и выходом блока вычитания, а третьи — с выходом третьего блока сумматора.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 температуры, первый преобразователь 2 аналог-код, первый делитель 3 частоты с регулируе»ым коэффициентом деления, блок 4 вычитания, датчик 5 влажности, второй преобразователь б аналог-код, третий преобразователь 7 аналог-код, второй делитель 8 частоты с регулируемым коэффициентом деделения, первый сумматор 9, второй сумматор 10, датчик 11 давления, четвертый преобразователь 12 аналогкод, третий делитель 13 частоты, с регулируемым коэффициентом деления, третий сумма»гор 14, датчик 15 объемного расхоца, первый переключатель 16 и второй переключатель 17.

Зависмость объема углеводородной жидкости от изменения температуры к давления может быть представлена в виде ряда Тейлора:

Ч =Ч +V Ы.ht-V „6p+-,Чо — Вi. — Ч gp

1 с(6 2 (1) где Ч+ — объем углеводородной жидР кости при текущих значениях температуры и давления; объем углеводородной жидкости при начальных усло" виях температуры и давления (при t=t и р );

Д. -- изобарический коэффициент теплового расширения жидкости; изотермический коэффициент сжимаемости жидкости.

Коэффициент О(и /3 для ра.эличных углеводородных жидкостей и их смесей имеют различные функциональные зависимости, причем эти зависимости являются нелинейными.

Воспроизведение объема той или иной жидкости, с требуемой точностью может быть получено, как это было показано выше, разложением в ряд

Тейлора с членЯии от 1-ой до и-ой степени. При увеличении плотности продукта число членов ряда уменьшается, т.е. при сохранении точности воспроизвецения объема жидкости, можно ограничиться вторым и даже первым членом ряда Тейлора.

Чтобы воспроизвести объем жидкости в известном диапазоне изменения температуры и давления с заданной

1091022 (101

50 о" тр ye g а () 55

Выражения (11 — 17) реализуются предлагаемым устройством.

Рассмотрим работу устройства во всех режимах.

Режим работы 1. 60

Подвижные контакты переключателей 16 и 17 находятся в положении 3 и соединены на выход третьего блока сумматора. При этом с выхода датчика 15 объемного расхода импульсная послеточностью без членов высшего порядка ряда Тейлора, необходимо иметь коэффициенты при д и др в членах

Чоо" а и Vof3 p в Формуле (1) перемен ными . В этом случае з амен я я

ЧО на Ч р, поскольку Ч+р=й (,р) и 5 эта функциональная зависимость имеет тот же характер, что и зависи-мости с(= f (t,р) и р f (t,р) .

Тогда формула (1) примет следующие выражения 10

М (г)

Ч Ч+Ч . а -ч ядр

6р о ар

V, Ч М а(.д -М ядр (1

Ч V +Ч с1дЬ V рар (jj

С целью компенсации погрешности, возникающей от несовпадения функций

ЧФр=й (tðp) р с(= f (tip) H Р= f (tip) при широких диапазонах изменения

20 температуры и давления для ряда . углеводородных жидкостей и их смесей, целесообразно введение в корректирующие выраженич (2,3, 4,5) члена высшего порядка малости Ч Ы) gр 1 25 или V aLp>pp3t, что при подстановке приводит к следующим выражениям

V =V Ó о И-ч йар«Чо ра1ар (6)

tp î о о о

V, "-V+V (а -V pa) .V ра а| ()

Фр о 4р gp Ч +чу.а1 -Ч P

" у""о+Чоо(а " рУаР V6ðå ßа аР (g)

Прийимая начальное значение объема

Чо за стандартное значение, из выражений, полученных выше (2 — 9), ополучим следующие уравнения приведения объема соответственно

tp о (+д.д -y др 40 (-о(, д1

tp -Рм f+/üép

Vo Ч р p а(.а (121

Ч Ч ((-о и+р ар); (о(45

Vt о (+с(а - pдp-а ра др

V V ф- о(-а +(3Ц>-о()асаф,а (и о tp

Ч Ч (+Р аР

0 +p (+о(.аС+о(,(3 а а() (1 довательность Ч р.,„ поступает через блок вычитания на третий блок сумматора 14, на котором получается скорректированная последовательность импульсов V< поступающая одновременно на вход первого преобразователя 2 аналог-код и на вход четвертого преобразователя 12 аналог-код.

Каждый поступающий на вход первого преобразователя 2 аналог-код и четвертого преобразователя 12 аналогкод импульс умножается соответственно на число t пропорциональное величине температуры, измеренное датчиком 1 температуры и на число р, пропорциональное величине давления, измеренное датчиком 11 давления. На первом входе второго сумматора 10 образуется импульсная последовательность равная Чо1, а на входе третьего делителя 13 частоты с регулируемым коэффициентом деления образуется импульсный сигнал, равный

Чор. Третий делитель 13 частоты с регулируемым коэффициентом деления осуществляет деление числа импульсов на коэффициент 1/Д (где р — коэффициент сжимаемости измеряемой среды от давления),так, что на втором входе третьего сумматора 14 получается импульсный сигнал равный ЧОфр.

На второй вход второго сумматора ,10 поступает последовательность им пульсов с выхода третьего преобразователя 7 аналог-код, а на один из входов первого сумматора 9 — входная последовательность Ч Р я. На выходе первого сумматора 9 получается скорректированная последовательность импульсов D, которая поступает на один из входов второго и третьего преобразователей 6 и 7 аналог-код. Каждый поступивший на вход второго преобразователя 6 аналогкод импульс, умножается на число пропорциональное температуре.

На входе второго делителя 8 частоты с регулируемым коэффициентом деления образуется выходной сигнал, который целится на коэффициент 1/ g так, что на входе первого сумматора получается импульсный сигнал Dtg.

На выходе первого сумматора 9 образуется сигнал

1.— t y где т — коэффициент объемного расширения.

Импульсный выходной сигнал третьего преобразователя 7 аналог-код умножается на число Ф/с, пропорциональное величине влажности w измеренной датчиком 5 влажности. На втором входе сумматора 10 при этом образуется сигнал

v tw Ь

Ы(1-< у) где д — коэффициент объемного расширения измеряемой жидкос-ти от температуры.

На выходе второго сумматора образуется сигнал

Первый делитель 3 частоты осуществляет деление входных импульсов на коэффициент 3I/ е6 так, что на втором IО входе блока 4 вычитания получается сигнал равный

1-"м

1 — t:y

На выходе блока 4 вычитания и, следовательно, на первом входе третьего сумматора 14 получается сигнал, равный V. — Ч ай+ pw о который складывается с сигналом

VIIpp третьим сумматором 14,. а на выходе устройства значение числоимпульсного кода примет значение где V - расход жидкости, приведенный к стандартны4 значениям температуры и давления, а также влагосодержания1 расход без учета температуры, давления и влажности

ЖИДКОСТИ КОЭффИЦИЕНТЫ

H P КОТОРОЙ ЯВЛЯЮТСЯ величинами постоянными и ие зависящими оТ температу" ры давления, 1аким Образому реализуется алгоритм записанный з формуле (10) с учетом поправки на влажность.

При рассмотрении работы устройства на других режимах работа отдельных злеметов схемы устрОйстВа не описывается, так как Она аналогична ониса.нной вщие работе

Кроме того, з дальнейшем поправка на Влажность отсутствует, так как нет необходимостч ее вводить на других смесях углеводородов, в связи с отсутствием з их составе воды

Режим работы 2.

Подвижный контакт перзогО переключателя 16 находится в 1-ом положении и соединен с выходом датчика ра"õîäà 15 и с входом блока 4 вычитания IIpH зтОМ ПОдвижный. кОнтакт переключателя 17 находится во втором положении и соединен с входом третьего блока сумматора 14 и на выход блока 4 вычитания.

При этом схема устройства реализует алгоритм,, записанный Выше в формуле 16,- 6 3

Данный режим работы обеспечивает

":î÷íóþ коррекцию расхода при изменении температуры 0 — до 45 С и изменении давления от 0 до 4 ЕПа.

Режим работы 3.

Подвижные контакты первого 16 и sropoIo 17 переключателей находятся в первом положении. При этом сигнал выхода датчика 15 расход поступает на Вход первого преобразователя

2 анало-код и на вход четвертого преобразователя 12 аналог-код.

При этом схемой устройства 16 реализуется алгоритм, записанный выше з формуле 16.

Данный режим работы обеспечивает точное измерение расхода жидкостей, изменение объема. которых от изменения температуры и давления описыВается /равнением BropoI"О порядка

Например сжиженный пропан при темпуратуре 0 — 50 С и давлении оТ давления насыщения до 8 МПа, при этом погрешность не превышаает 0,2%.

Режим работы 4.

Подвижные контакты переключателей

3.6 и 17 находятся во втором положении. При этом входы первого 2 и четвертого преобразователей аналог-код соепинены с выходом блока 4 вычитания и входом третьeãî сумматор" 14.

При этом схема устройства реалиsyeI алгоритм; записанный выше в формуле 12.

Данный режим работы обеспечиваеТ точную коррекцию расхода для жидкостей, у которых коэффициент а(остаeTCя ЗЕЛИЧинОй пОСтОянной, а Я изменяется от давления. Характерной жидкостью с такими параметрами является стабильный конденсат при колебании температуры 0 — 45 С и колео банни давления Π— 8 ИПа.

Режим работы 5

Подвижный контак:т переключателя

1f: находится з первом положении, а подвижный контакт переключателя 17В третьем ПОлОжении, При зтОм ВХОД первого преобразователя 2 аналогкод соединен с выходом датчика 15 расхода и с входом блока 4 вычитания,- а Вход четвертого преобразователя 12 аналог-код соединен с выходом тОетьего сумматора

При этом схема устройства реализует алгоритм", . Записанный выше з формуле . *1, Данный режим работы обеспечивает более точную коррекцию расхода для жидкостей, у которых коэффициент изменяется от температуры и давления а ф является ВеличинОй

ПОСТОЯННой, Примером такой жидкости является нестабильный конденсат или пропан-, бутановая смесь при колебании тем пературы 0 — 80 С и колебании дазО пения Π— 2 МПа, при этом погрешность измерения составляет не более 0,1%.

10Э1022

30

Составитель Г.Тимофеев

Редактор А.Шандор Техред И.Метелева Корректор A. Тяско

Заказ 3069/ 38 Тираж 610 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/ 5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Режим работы 6.

Подвижный контакт переключателя

16 находится во втором положении, а подвижный контакт переключателя

17 находится в третьем положении.

При этом вход первого преобразователя 2 аналог-код соединен с выходом блока 4 вычитания и входом третьего сумматора 14, а вход четвертого преобразователя 12 аналогкод соединен с выходом третьего сум- 10 матора 14.

При этом схема устройства реализует алгоритм, описанный выше в формуле 14. .Данный режим работы может быть использован для коррекции расхода по температуре и давлению для жидкостей, у которых коэффициент.

cl изменяется от давления, а коэффициент р постоянный. Примером такой жидкости является стабильный конденсат при следующих параметрах: изменение температуры 0 — 80 С и колебании давления 0 — 8,0 МПа.

Режим работы 7.

Подвижный контакт переключателя

16 находится в третьем положении, а подвижный контакт переключателя

17 находится во втором положении.

При этом вход первого преобразователя 2 аналог-код соединен с выходом третьего сумматора 14, а вход четвертого преобразователя 12 аналог-код с выходом блока 4 вычитания и с входом блока сумматора 14.

При этом, схема устройства реализует алгоритм, приведенный выше в формуле 16.

Данный режим работы обеспечивает точную коррекцию расхода по температуре и давлению для жидкостей, у которых коэффициент незначительно меняется от теМпературы, а меняется от давления, а коэффициент и! незначительно меняется от давления. Примером таких жидкостей является широкая группа углеводородов преобладанием тяжелых компонентов при колебании температуры 0 — 60 С и колебании давления 5 — 6,5 МПа.

Режим работы 8.

Подвижный контакт переключателя

16 находится во втором положении, а подвижный контакт переключателя 17— в первом положении. При этом вход первого преобразователя 2 аналогкод подключен к выходу блока 4 вычитания и входу третьего блока сумматора 14 а вход четвертого преобразователя 12 аналог-код соединен с выходом датчика 15 расхода и входом блока 4 вычитания.

При этом схема устройства реализует алгоритм, записанный выше в формуле 17.

Данный режим 19аботы обеспечивает точную коррекцию расхода для жидкостей, у которых при данных параметрах коэффициент /3 изменяется от температуры и давления, а коэффициент о -от давления. Примером такой жиджидкости является широкая фракция легких углеводородов при колебании температуры 0 — 60 С и колебании давления от давления насыщения паров до 6,5 МПа, Таким образом, введение в предлагаемое устройство двух переключателей позволяет производить коррекцию расхода различных углеводородных жидкостей и их смесей, а также практически всех продуктов нефтехимии при изменении температуры 0

80 С и давлении 0 — 8 МПа, обеспе0 чивая при этом погрешность измерения не более 0,2Ъ.