Способ измерения массы жидкости в резервуарах и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность и сократить время измерения массы жидкости в нескольких резервуарах Это достигается за счет того, что резервуар с контролиуемым нефтепродуктом посредством соединительной линии сообщают с содержащей жидкость с известной плотностью и имеющей геометрически подобную с резервуаром форму вспомогательной емкости, а массу контролиуемого нефтепродукта в резервуаре определяют по расчетной формуле Для повышения точности определения массы нефтепродукта в резервуаре вводят поправки на объем жидкости во вспомогательной емкости на упругую деформацию стенки от воздействия гидростатического давления и температурную. Предлагаемое техническое решение обеспечивает вынесение весоизмерительного устройства из зоны измерения и может быть использовано во взрывеи пожароопасных условиях. 2 с и 2 з п ф-лы, 3 ил 4W fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 G 17/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4425258/10 (22) 18.05.88 (46) 23.06.91. Бюл. ¹ 23 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) M. В, Лукинюк, Ю. В. Крекотень, Н. Р, Буголовский, Б. Б. Булгаков, А. М. Несговоров, Э. М. Бромберг, А. И. Щурпач и В. Ю. Саулов (53) 681.268(088.8) (56) Маликов С, П. и др. Весы и доэаторы весовые, Справочник. — М„Машиностроение, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1520352, кл. G 01 G 17/04, 1987. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ ЖИДКОСТИ В РЕЗЕРВУАРАХ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению массы нефтепродуктов в резервуарах, и может быть использовано для определения массы жидких продуктов, хранящихся в резервуарах, в различных отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение точности и сокращение времени измерения массы жидкости в нескольких резервуарах.

Сущность способа определения массы нефтепродуктов в резервуарах состоит в том, что резервуар с контролируемым нефтепродуктом посредством соединительной линии сообщают по принципу сообщающихся сосудов с имеющей геометрически подобную с.Я2 1657975 А1 и сократить время измерения массы жидкости в нескольких резервуарах. Это достигается за счет того, что резервуар с контролиуемым нефтепродуктом посредством соединительной линии сообщают с содержащей жидкость с известной плотностью и имеющей геометрически подобную с резервуаром форму вспомогательной емкости, а массу контролиуемого нефтепродукта в резервуаре определяют по расчетной формуле, Для повышения точности определения массы нефтепродукта в резервуаре вводят поправки на обьем жидкости во вспомогательной емкости: на упругую деформацию стенки от воздействия гидростатического давления и температурную. Предлагаемое техническое решение обеспечивает вынесение весоизмерительного устройства иэ зоны измерения и может быть использовано во взрыво- и пожароопасных условиях. 2 с и

2 э. п. ф-лы, 3 ил. резервуаром форму вспомогательной емкостью, содержащей жидкость с известной плотностью (бол ьшей, чем плотность нефтепродуктов), компенсируют гидростатическое давление, обусловленное превышением положения резервуара над положением вспомогательной емкости, измеряют массу жидкости во вспомогательной емкости, а массу контролируемого нефтепродукта определяют по формуле

М=(m, где m — масса жидкссти во вспомогательной емкости, кг;

L — коэффициент геометрического подобия вспомогательной емкости и резервуара.

1657975

lTl

Н=G р,$

Кроме того, для повышения точности массы контролируемого нефтепродукта определяют по формуле где G — коэффициент гидростатического подобия контролируемого нефтепродукта и жидкости с иэвест ной плотность>0;

/Зт плотность жиДкости Во вспомота тельной емкости, кгlм ;

3.

S — площадь поперечного сечения вспомогательной емкости, м, определяют уровень Н контролируемого нефтепродукта, дополнительно определяют температуру стенки резервуара с контролируемым нефTpoðoäóKToм и TåMïåðатуру вспомогательной емкости, содержащей жидкость с известной плотностью. а лассу жИДКОСтИ ВО ВСПОМОГатЕЛЬНОй ЕМКОСТИ ОПределяют по Формуле где mn — масса жидкости во вспомогательной емкости. измеренная путем взвешивания, кг;

ЛЧ1 — поправка на объем жидкости во вспомогательной емкости в зависимости от различия температур стенок резервуара и вспомогательной емкости, тл, з

На фиг. 1 схематически показано устройство для определения массы нефтепродуктов в резервуарах; на фиг, 2 — схема компенсирующего устройства; на фиг, 3 разделительное устройство.

Устройство (фиг, 1) включает в себя вспомога|ельную емкость 1, установленную на весовои площадке весоизмерительного устройства 2. К верхнему штуцеру 3 вспомогательной емкости 1 подключен один конец содержащей разделительное устройство 4 соединительной линии 5, второй конец которой предназначен для подключения к паровоздушному пространству над поверхностью контролируемого нефтепродукта К нижнему штуцету 6 вспомогательной емкости 1 подключен один конец содержащий компенсирующее устройство 7 разделительный сосуд 8, запорные клапаны 9, 10 и сообщающаяся с атмосферой емкое ь 11 соединительной линии 12, второй конец которой предназначен для подключения к контролируемому нефтепродукту, благодаря чему вспомогательная емкость 1 (после подключения обоих концов соединительной линии 12) образует с резервуаром, е котором хранится контролируемый нефтепро5

55 дукт, сообщающиеся сосуды. Соединительные линии 5, 12 подключаются к штуцерам

3, 6 посредством эластичных соединений

13. Компенсирующее устройство 7 предназначено для компенсации влияния разности высот hz подключения разных концов соединительной линии 12 на точность измерения, а также для накопления жидкости с известной плотностью, Измеритель 14 предназначен для измерения средней температуры контролируемого нефтепродукта, измеритель 15 — температуры окружающего воздуха, измеритель 16 — температуры воздуха в помещении, где расположено весоизмерительное устройство 2. В качестве компенсирующего устройства 7 может быть использован, например U-образник 17(см. фиг, 2) со спрямляемым коленом П, который используется также в качестве сосуданакопителя для жидкости с известной плотностью включенный в соединительную линию 12.

На фиг. 3 приведен пример конструкции разделительного устройства 4, предназначенного для выравнивания избыточных давлений в паровоэдушных пространствах над поверхностями контролируемого нефтепродукта в резервуаре и жидкости с известной плотностью во вспомогательной емкости без подачи паровоздушной смеси из свободного пространства резервуара в свободное пространство вспомогательной емкости 1. Оно состоит иэ корпуса 18 и крышки 19, между которыми зажата вялая разделительная мембрана 20, имеющая возможность значительных перемещений.

Такая конструкция позволяет обеспечить выравнивание давлений по обе стороны

;лембраны 18 (т. е. давлений в свободных объемах резервуара и вспомогательной емкости 1) без потерь на упругую деформацию мембраны 18.

Устройство работает следующим образом.

Измерителями 14 и 15 температуры измеряются средняя температура нефтепродукта в резервуаре tH и температура окружающего резервуар воздуха te, а измерителем 16- температура ton в помещении, где расположена вспомогательная емкость 1. Весоизмерительным устройством 2 измеряется масса m жидкости с известной плотностью (p), находящейся во вспомогательной емкости 1. Затем результаты измерений обрабатываются (вручную или с помощью вычислительного устройства, например, микроЭВМ).

Компенсация гидростатического столба

h (фиг, 1), возникающего из-за превышения

1657975

hnn ) hk — ho плоскости отбора давления из резервуара по отношению к плоскости грузоприемной платформы весоиэмерительного устройства

2, вернее превышения точки подключения 5 соединительной линии 5 к контролируемому нефтепродукту над точкой подключения соединительной линии 5 к нижнему штуцеру вспомогательной емкости 1 (при расположении резервуара ниже уровня ус- 10 тановки весоизмерительного устройства последнее следует разместить в соответствующем углублении) осуществляется посредством компенсирующего устройства 7, пример конструкции которого приведен на 15 фиг. 2.

Если устройство для определения массы нефтепродуктов обслуживает один резервуар, то величина превышения h, является постоянной и высоту плеч U-образ- 20 ника 17 выбирают такой, чтобы столб hp жидкости с известной плотностьюР (на фиг. 2 эта жидкость зачернена) компенсировал столб

hs+hp.

Условие гидростатического равновесия 25 указанных столбов жидкостей будет

Рц ha+ Pp 9 hg= Q 9 П, где h<, hp — высота столбов соответственно З0 нефтепродукта от точки подключения соединительной линии 12 к контролируемому нефтепродукту до уровня раздела жидкости в разделительном сосуде 8 и разделительной жидкости (незачерненная часть соеди- 35 нительной линии 12), м;

Рв — плотность разделительной жидкости, кг/м .

Отсюда легко определяется требуемая высота компенсационного столба hg, а за- 40 тем определяют высоту плеча U-образника

17 как

45 где ho — высота нулевой отметки (нулевого отсчета) во вспомогательной емкости, м.

В случае же обслуживания устройством группы резервуаров величина превышения

hH+hp будет разной, поэтому возникает не- 50 обходимость в организации компенсирующего столба пк переменной величины, Это можно обеспечить, например, путем выполнения 0-образника 17 с возможностью вращения его в вертикальной плоско- 55 сти. Покажем, как в этом случае будет достигаться требуемая компенсация столба h>+hp. Клапан 9 перекрывается. отсекая столб контролируемого нефтепродукта, а клапан 10 открывается. U-образник 17 поворачивается на 90, чтобы он весь находился в горизонтальной плоскости (это соответствует положению а на сечении А-А фиг. 2). В этом случае ппл=0 (U-обраэник 17 вырождается в трубку, соединяющую точки d u q (фиг. 2), а компенсирующий

I столб жидкости с известной плотностью уменьшается с h< до ho. Поэтому под давлением столба h,+hp уровень h жидкости с известной плотностью во вспомогательной емкости начнет расти (поскольку, в этом случае изменение уровня h во вспомогательной емкости 1 происходит за счет перемещения жидкостей в соединительной линии 12, сопровождающегося изменением их количества в линии 12, то восполнение требуемого для этого количества жидкости осуществляется путем подсоса ее иэ емкости 11 через заполненную трубку, содержащую запорныргклапан 10, аналогично вытесняется излишнее количество жидкости) до установления состояния равновесия, когда:

Рц h Рр 9 h„= Р 9 (h +h), К этому моменту во вспомогательном сосуде уровень жидкости с известной плотностью достигнет уровня h. Можно было бы считать его за нулевой и затем при работе с этим же нефгепродуктом отсчет вести от этого уровня Однако такой "плавающий нуль" неудобен, да и масса балласта (вес конструкции вспомогательной емкости 1 и жидкости с известной плотностью, заполнившей емкость 1 до равновесного значения уровня h) подлежит компенсации на весоизмерительном устройстве 2 — компенсация тары. А если вес тары превышает допустимый предел, например 0,5 кг, то остальная его часть компенсируется за счет уменьшения рабочего диапазона весоизмерительного устройства, что нежелательно, Поэтому в качестве нулевого отсчета выбирается постоянный уровень жидкости во вспомогательной емкости 2 (фиг, 2 уровень 0-0) и U-образник 17 поворачивается до тех пор, пока поверхность жидкости во вспомогательной емкости не достигнет этого уровня (фиг, 2) положение в на сечении А — А, тогда hen равно his В этом положении производится компенсация тары на весоизмерительном устройстве 2, т. е. масса конструкции и жидкости с известной плотностью, заполняющей вспомогательную емкость до уровня 0 — 0 (обозначим ее через

mo) компенсируется. Поэтому при дальнейшем увеличении уровня жидкости во вспомогательной емкости будет измеряться

1657975

h=H/G

m=-m + ЛЧ р, М-1 m, "чистая" масса жидкости с известной плотностью выше нулевого уровня. После открытия запорного клапана 9 (запорный клапан

10 предварительно закрывается) уровень жидкости во вспомогательной емкости под- 5 нимается до значения h пропорционально уровню контролируемого нефтепродукта Н, а именно

В дальнейшем осуществляется измерение массы m жидкости во вспомогательной емкости ("чистой") и определяется масса контролируемого нефтепродукта, 15

Формула изобретения

1. Способ измерения массы жидкости в резервуарах, заключающийся в том, что из- 20 . меряют температуру контролируемой жидкости и окружающего резервуар воздуха, присоединяют вспомогательную емкость с жидкостью известной плотности к резервуару.и с учетом измеренных параметров 25 вспомогательной емкости с жидкостью известной плотности рассчитывают массу контролируемой жидкости, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени измерения 30 массы жидкости в нескольких резервуарах, вспомогател ь ную ем кость, форма которой геометрически подобна форме резервуара, присоединяют к резервуару опосредствованно по принципу сообщающихся сосудов 35 и размещают вне резервуара, обеспечивают равенство давлений газа над поверхностями контролируемой жидкости и жидкости известной плотности, превышающей плотность контролируемой жидкости, измеряют массу 40 жидкости с известной плотностью с учетом компенсации гидростатического давления, возникающего иэ-за превышения положения резервуара над положением вспомогательной емкости, а массу M контролируемой 45 жидкости в резервуаре рассчитывают по формуле

50 где L — коэффициент геометрического подобия вспомогательной емкости и резервуара;

m — масса жидкости с известной плотностью, находящейся во вспомогательной ем- 55 кости, кг.

2..Способ по и. 1, отличающийся тем, что определяют уровень Н контролируемой жидкости в резервуаре по формуле

H=G

Pr где G — коэффициент гидростатического подобия жидкости с известной плотностью и контролируемой жидкости; р — плотность жидкости с известной плотностью, кг/м ;

S — площадь поперечного сечения вспомогательной емкости, м, дополнительно определяют температуру стенки вспомогательной емкости, а массу жидкости с известной плотностью определяют по формуле где mn — масса жидкости во вспомогательной емкости, измеренная путем взвешивания, кг;

ЛЧ вЂ” поправка на объем жидкости во вспомогательной емкости, определяемая различием температур стенок резервуара и вспомогательной емкости, м, з

3, Устройство для измерения массы жидкости в резервуарах, содержащее измерители температуры контролируемой жидкости и окружающего резервуар воздуха, вспомогательную емкость для жидкости с известной плотностью, снабженную нижним штуцером, подключенным к соединительнойлинии, отличающееся тем,что, с целью повышения точности измерения и сокращения времени измерения массы жидкости в нескольких резервуарах, в него введены весоизмеритель вспомогательной емкости, измеритель температуры окружающего вспомогательную емкость воздуха, дополнительная соединительная линия, подключенная к дополнительному верхнему штуцеру вспомогательной емкости, разделительный сосуд, компенсирующее устройство, запорные клапаны, емкость, сообщающаяся с атмосферой, и разделительное устройство выравнивания давлений газов, свободный конец соединительной линии, содержащей разделительный сосуд и компенсирующее устройство, предназначен для подключения через эапорный клапан к резервуару, после запорного клапана к соединительной линии через второй запорный клапан подключена емкость для сообщения с атмосферой, а свободный конец дополнительной соединительной линии, содержащей разделительное устройство выравнивания давления газов, предназначен для подключения к газовому пространству резервуара, при этом обе соединительные линии подключены к штуцерам посредством эластичных соединений.

1657975

4. устройство по и. 3, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что вспомогательная емкость выполнена с толщиной 6> стенки, удовлетворяющей соотношению

Е d дв = — — д, Es D где Е, Ea — модуль упругости соответственно материалов стенок резервуара и вспомогательной емкости, Н/м;

О, d — внутренний диаметр соответст5 венно резервуара и вспомогательной емкости. м; д — толщина стенки резервуара, м.

Составитель С. Плахов

Радактор А. Мотыль Техред М.Моргентал Корректор О, Кравцова

Заказ 1708 Тираж 340 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат-"Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101