Устройство для измерения массы жидкого продукта в резервуаре

Авторы патента:

G01F22 - Способы и устройства для измерения объема жидкостей, газов или сыпучих материалов, не отнесенные к другим рубрикам

Владельцы патента RU 2343426:

Закрытое акционерное общество "НТФ НОВИНТЕХ" (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах измерения массы нефтепродуктов и других жидкостей. Сущность: устройство содержит измерительную систему, измеряющую уровень, плотность, температуру, массу продукта в резервуаре, устройство динамического контроля погрешности измерений и устройство отображения. Из измерительной системы в устройство динамического контроля погрешности измерений через первый вход поступают параметры уровня, плотности, температуры и массы продукта в резервуаре. Через второй вход вводятся точностные характеристики средств измерений и градуировочные параметры резервуара. На устройстве отображения при измерении массы продукта в резервуаре индицируются величина погрешности измерений массы, минимальный допустимый уровень при хранении продукта и минимальное изменение уровня при приеме и отпуске продукта, обеспечивающие соблюдение требований по величине погрешности измерений. Технический результат: возможность осуществления оперативного динамического контроля погрешности измерений. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах измерения массы нефтепродуктов и других жидкостей, в том числе взрывоопасных, при их отпуске, приеме и хранении.

Все измерительные устройства и системы работают с определенными погрешностями.

В связи с этим действующими Государственными стандартами оговариваются пределы допустимой погрешности измерений массы, которые обеспечивает достоверность измерений и позволяет осуществлять учет продукта при хранении, приеме и отпуске с требуемой точностью.

Известно множество устройств, позволяющих измерять массу жидкого продукта в резервуаре. Хороший обзор средств измерений для нефтяной промышленности представлен в книге «Ресурсосберегающий сервис нефтепродуктообеспечения», авторы Е.И.Зоря, В.И.Зенин, Щ.В.Никитин, А.Д.Прохоров, Москва, изд. «Нефть и газ», 2004 г. Но все упоминаемые устройства не позволяют в процессе хранения, приема и отпуска продукта контролировать соблюдение требований по величине погрешности измерений.

Методика измерений массы и погрешностей измерений хорошо изложена в книге «Автоматизированный учет нефти и нефтепродуктов при добыче, транспорте и переработке», авторы А.Ш.Фатхутдинов, М.А.Слепян и др. Москва, изд. «Недра», 2007 г. и книге «Контроль количества и качества нефтепродуктов» под ред. профессора Новоселова, Москва, изд. «Недра», 1995 г. В этих источниках изложены методики измерений массы и определения погрешности измерений, но нет описания устройств для контроля соблюдения требований по величине погрешности измерений.

В качестве прототипа может быть использовано любое измерительное устройство или система, измеряющая уровень, плотность, температуру продукта в резервуаре и позволяющая использовать градуировочные таблицы резервуаров для определения объема и массы продукта в резервуаре, например система измерительная «СТРУНА» ТУ 4210-001-23434764-2004.

Данная измерительная система, так же, как и все другие известные измерительные системы и устройства, позволяют измерять уровень, плотность, температуру и массу продукта в резервуаре, но не обеспечивает соблюдения требований по контролю величины погрешности измерений при измерении массы продукта.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства, которое позволяет в процессе работы при хранении, приеме и отпуске продукта осуществлять оперативный динамический контроль погрешности измерений и выдавать рекомендации по величине минимального допустимого уровня при хранении продукта и величины минимального изменения уровня при приеме и отпуске продукта, позволяющие обеспечивать необходимую величину погрешности измерений.

Предметом изобретения является устройство для измерения массы жидкого продукта в резервуаре, содержащее измерительную систему, измеряющую уровень, плотность, температуру, массу продукта в резервуаре, в которое введены устройство динамического контроля погрешности измерений и устройство отображения, первый вход устройства динамического контроля погрешности измерений соединен с выходом измерительной системы, по которому поступают параметры уровня, плотности, температуры и массы продукта в резервуаре, по второму входу вводятся точностные характеристики средств измерений и градуировочные параметры резервуара, а выход соединен с устройством отображения, на котором при измерении массы продукта в резервуаре индицируются величина погрешности измерений массы, минимальный допустимый уровень при хранении продукта и минимальное изменение уровня при приеме и отпуске продукта, обеспечивающие соблюдение требований по величине погрешности измерений.

Техническим результатом является получение на экране устройства отображения информации о величине погрешности и рекомендуемым значениям минимального допустимого уровня при хранении продукта и минимального изменения уровня при приеме и отпуске продукта, обеспечивающие соблюдение требований по величине погрешности измерений.

На чертеже схематично представлено устройство для измерения массы жидкого продукта в резервуаре.

Цифрами обозначены:

1 - резервуар;

2 - измерительная система;

3 - устройство расчета массы и динамического контроля погрешности измерений;

4 - устройство отображения;

5 - файл «Точностные характеристики средств измерений»;

6 - файл «Градуировочные параметры резервуара».

Устройство для измерения массы жидкого продукта в резервуаре содержит измерительную систему 2, измеряющую уровень, плотность, температуру продукта в резервуаре 1, устройство динамического контроля погрешности измерений 3, первый вход которого соединен с выходом измерительной системы, по которому поступают параметры уровня, плотности, температуры и массы продукта в резервуаре, по второму входу устройства динамического контроля погрешности измерений вводятся точностные характеристики средств измерений с помощью файла 5 и Градуировочные параметры резервуара с помощью файла 6, а выход соединен с устройством отображения 4, на котором при измерении массы продукта в резервуаре индицируются величина погрешности, минимальный допустимый уровень при хранении продукта и минимальное изменение уровня при приеме и отпуске продукта, обеспечивающие соблюдение требований по величине погрешности измерений.

В процессе настройки в устройство динамического контроля погрешности измерений 3 вводятся значение допускаемой относительной погрешности измерений, установленное Государственными стандартами, и необходимые технологические константы (параметры).

Следует отметить, что файлы «Точностные характеристики средств измерений» 5 и «Градуировочные параметры резервуара» 6 могут загружаться в устройство расчета массы и динамического контроля погрешности измерений 3 как из измерительной системы 2, так и непосредственно из ПЭВМ(ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина (компьютер)) при настройке устройства.

Работает устройство следующим образом. Пример расчета погрешности измерений, циклического сравнения полученных результатов с величиной заданной погрешности и определение минимального допустимого уровня при хранении продукта и минимального изменения уровня при приеме и отпуске продукта, обеспечивающих соблюдение требований по величине погрешности измерений, представлен для нефтепродуктов (НП) в стальном резервуаре при использовании системы измерительной «СТРУНА» (СИ).

Параметры уровня плотности и температуры от датчиков СИ, расположенных в резервуаре 1, поступают из измерительной системы 2 в устройство динамического контроля погрешности измерений 2, где производится их обработка.

1 Объем НП рассчитывается по формуле:

где V_20i - объем НП в резервуаре на измеряемом уровне Н_i, определяемый по градуировочной таблице резервуара, составленной при температуре 20°С, м³;

α_ст - температурный коэффициент линейного расширения материала стенки резервуара (из паспорта на резервуар) для стали α_ст=12,5 х 10^-6 1/°С;

Т_ст - температура стенки резервуара, принимаемая равной температуре НП в резервуаре t_cp.i, °С.

2 Масса НП в режиме хранения рассчитывается по формуле:

где ρ_cp.i - средняя плотность НП, измеренная ИС;

V_i - объем НП, определенный по формуле (1).

Примечание - При снижении уровня НП ниже точки расположения нижнего плотномера ρ_cpi определяется путем пересчета по МИ 2632-2001(МИ 263 2-2001 - Государственная система обеспечения единства измерений. Плотность нефти и нефтепродуктов и коэффициенты объемного расширения и сжимаемости. Методы и программа расчета) введенных значений плотности и температуры пробы ρ_пр.i и t_пр.i к температуре t_cp.i.

3 Масса отпущенных (или принятых) НП рассчитывается по формуле:

где m_i - масса НП в начале операции приема (отпуска) НП, кг;

m_i+1 - масса НП в конце операции приема (отпуска) НП, кг.

4 Погрешность измерений массы вычисляется по формулам:

а) Для режима хранения НП

б) Для режима приема/отпуска НП

где

где δK - относительная погрешность составления градуировочной таблицы для резервуара, %;

ΔТ_р - абсолютная погрешность измерений температуры НП при измерении плотности ареометром или переносным автоматическим плотномером, °С;

δN - относительная погрешность вычислений, %;

β - коэффициент объемного расширения продукта (определяется по МИ 2632-2001), 1/°С;

δρ - относительная погрешность измерений плотности ЦП, %, вычисляется по формуле:

где Δρ - абсолютная погрешность измерений плотности НП:

ρ_ср - средняя плотность НП в резервуаре, кг/м³;

δН - относительная погрешность измерений уровня НП в резервуаре, %

где Н - уровень НП в резервуаре, мм;

ΔН - погрешность измерений уровня НП в резервуаре, мм, вычисляется по формуле:

где ΔH_ИС - абсолютная погрешность ИС при измерении уровня, мм.

ΔL₀ - абсолютная погрешность рулетки или метроштока при введении поправки, мм;

ΔL_м - абсолютной погрешность метода измерений уровня, принимается равной 1,5 мм.

G - коэффициент, вычисляется по формуле:

где β - коэффициент объемного расширения НП (определяется по МИ2632 - 2001), 1/°С;

Т_ν - температура НП в резервуаре, равна t_cpi, °С;

Т_р - температура НП при измерениях плотности, °С.

К_ф - коэффициент, учитывающий геометрическую форму меры вместимости, вычисляется по формуле:

где ΔV₂₀ - объем НП, приходящийся на 1 мм высоты наполнения резервуара на измеряемом уровне наполнения Н, м³/мм;

V₂₀ - объем НП в резервуаре на измеряемом уровне Н.

При расчете погрешности измерений массы НП принимают следующие значения:

Δρ=1,0 (1,5) кг/м³ - плотности ИС (из паспорта);

Δρ=0,5 кг/м³ - для ареометра;

Δρ=0,5 (1,0) кг/м³ - для автоматического переносного плотномера (из паспорта);

δК - из градуировочной таблицы резервуара;

δN=±0,01%;

ΔT_р=±0,5 (1,0)°С - для канала измерений температуры ИС (из паспорта).

5 Расчет минимального уровня НП для обеспечения пределов заданной относительной погрешности измерений массы НП при хранении (H_min) производится следующим образом. В формулу (4) последовательно подставляются значения уровня H_i с шагом 1 мм и вычисляется значение δ_miдля каждого значения уровня H_i. Как только δm_i станет меньше заданной величины погрешности измерений, расчет заканчивается.

6 Расчет допустимого значения уровня НП для обеспечения пределов относительной погрешности измерений массы НП после завершения операции отпуска (приема) НП (H_i+1) осуществляется следующим образом. Значение Н_i увеличивается (при приеме) или уменьшается (при отпуске) с шагом 1 мм и рассчитывается m_i+1 по формуле (2), m₀ по формуле (3) и по формуле (5). Как только δ m₀ станет меньше значения заданной величины погрешности измерений, расчет заканчивается.

Полученные результаты вычислений в виде массы продукта, величины погрешности измерения массы и рекомендуемых значений минимального допустимого уровня при хранении продукта и минимального изменения уровня при приеме и отпуске продукта, обеспечивающие соблюдение требований по величине погрешности измерений, выводятся на устройство отображения 4.

Конструктивно устройство для измерения массы жидкого продукта в резервуаре выполняется на микропроцессоре. Устройство отображения 4 может быть как самостоятельным конструктивным элементом, так и объединяться с дисплеем измерительной системы 2 или выводиться на дисплей ПЭВМ (в случае его использования).

На предприятии-заявителе был изготовлен макет, который подключался к системе измерительной «СТРУНА». В качестве устройства отображения использовался дисплей ПЭВМ. Результаты испытаний полностью подтвердили правильность предлагаемого решения. В процессе испытаний отмечено удобство работы оператора при обслуживании системы.

Устройство для измерения массы жидкого продукта в резервуаре, содержащее измерительную систему, измеряющую уровень, плотность, температуру, массу продукта в резервуаре, отличающееся тем, что введены устройство динамического контроля погрешности измерений и устройство отображения, первый вход устройства динамического контроля погрешности измерений соединен с выходом измерительной системы, по которому поступают параметры уровня, плотности, температуры и массы продукта в резервуаре, по второму входу вводятся точностные характеристики средств измерений и градуировочные параметры резервуара, а выход соединен с устройством отображения, на котором при измерении массы продукта в резервуаре индицируются величина погрешности измерения массы, минимальный допустимый уровень при хранении продукта и минимальное изменение уровня при приеме и отпуске продукта, обеспечивающие соблюдение требований по величине погрешности измерений.

Способ заправки жидким теплоносителем системы терморегулирования космического аппарата и устройство для его реализации // 2300492

Изобретение относится к способам и устройствам для заправки жидким теплоносителем системы терморегулирования космического аппарата. .

Устройство измерения количества пива в форфасном танке // 2253093

Изобретение относится к области регулирующих и управляющих систем общего назначения и может быть использовано для измерения количества пива в форфасных танках. .

Способ определения количества нефтепродукта в выбросах паровоздушной смеси из резервуара // 2240512

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике измерения расхода паров нефтепродуктов, и может быть использовано для определения количества выбросов нефтепродуктов из резервуаров, диагностирования работы дыхательных клапанов.

Волоконно-оптический измеритель объема и уровня жидкости // 2187079

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах контроля объема и уровня жидкости. .

Устройство измерения частоты событий // 2156471

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, может быть использовано для измерения частоты и периода сигналов от датчиков измерений неэлектрических величин, например, расхода газовой среды.

Измеритель объема жидкости // 1451551

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить надежность и точность устройств. .

Способ определения количества вещества // 1446480

Изобретение относится к технике измерения количества (объема, массы) вещества в условиях его произвольного распределения в полости сосуда, например, при наличии ускорений, и других условиях, когда задачу измерения количества жидких и сыпучик веществ невозможно свести к задаче измерения уровня среды в сосуде, Способ состоит в излучении электромагнитных колебаний в пространство, ограниченное металлической оболочкой, и выводе части мощности с регистрацией в измерительной схеме.

Устройство для измерения количества вещества в емкости // 690302

Устройство для измерения массы топливных сжиженных углеводородных газов в резервуаре // 2352906

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для точного определения массы СУГ

Способ для измерения массы топливных сжиженных углеводородных газов в резервуаре // 2361181

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для точного определения массы топливных сжиженных углеводородов (СУГ)

Способ для измерения массы жидкого продукта в резервуаре // 2380658

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах измерения массы нефтепродуктов и других жидкостей, в том числе взрывоопасных, при их отпуске, приеме и хранении

Высокочастотный измеритель объема // 2393434

Изобретение относится к бесконтактным средствам измерения объема различных сред, включая агрессивные и сыпучие (грунт)

Способ определения объема газового включения // 2435143

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к способам контроля состояния систем терморегулирования

Способ для определения параметров нефтегазоводяного потока // 2519236

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для работы в составе измерительных установок и передачи данных о параметрах нефтегазоводяного потока в вычислительный блок измерительной установки для корректировки данных, участвующих в вычислении дебита продукции нефтяных скважин. Техническим результатом является повышение точности измерения для определения параметров нефтегазоводяной смеси. Способ включает разделение содержащейся в измерительном цилиндре нефтегазоводяной жидкости с использованием химреагентов на нефть и воду с выходом газа, измерение высоты столба жидкости, гидростатического давления, опорожнение измерительного цилиндра, измерение текущих значений перепадов давлений и уровней нефтегазоводяной жидкости, нефтеводяной жидкости, нефти, вычисление плотности нефти, воды. При этом объемное содержание воды вычисляют по математической формуле, а массовое содержание воды - как разницу между значением перепада давления воды в измерительном цилиндре и значением перепада давления нефтеводяной жидкости в измерительном цилиндре. 1 ил.

Способ измерения массы нефтепродуктов в траншейных резервуарах // 2529654

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах измерения массы нефтепродуктов в траншейных резервуарах. Способ измерения массы нефтепродуктов в траншейных резервуарах позволяет выполнять измерения уровня, плотности, температуры и массы продукта в траншейных резервуарах с использованием магнитострикционных датчиков и контроля расстояния между дном и крышей резервуара. При этом контроль расстояния между дном и крышей резервуара осуществляется постоянно с помощью установки на магнитострикционные датчики дополнительного подвижного элемента с магнитами, прикрепленного к крыше резервуара, позволяющего отслеживать изменение формы резервуара в процессе хранения продукта, сигнализировать о превышении относительного изменения высоты траншейного резервуара выше заданной величины и осуществлять коррекцию измерений уровня, объема и массы продукта при изменении геометрических размеров траншейного резервуара. Технический результат - создание способа измерения массы продукта в траншейных резервуарах при изменении геометрических размеров резервуаров, связанных с изменениями погоды, наличием грунтовых вод и подвижек грунта, с погрешностью, не превышающей величины допустимой погрешности. 1 ил.

Устройство для измерения массы нефтепродуктов в траншейном резервуаре // 2531556

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах измерения массы нефтепродуктов в траншейных резервуарах. Отличительной особенностью устройства для измерения массы нефтепродуктов в траншейном резервуаре, содержащего измерительную систему, измеряющую уровень, плотность, температуру и массу продукта в резервуаре, является то, что в измерительную систему введены магнитострикционные датчики контроля высоты резервуара с подвижными элементы с магнитами. Подвижные элементы с магнитами прикреплены к крыше траншейного резервуара, с выхода измерительной системы на третий дополнительный вход устройства динамического контроля погрешности измерений поступают параметры высоты траншейного резервуара, которые обрабатываются с учетом градуировочной характеристики траншейного резервуара и уровня нефтепродукта в нем. При изменении высоты траншейного резервуара осуществляется коррекция измерений уровня и массы нефтепродукта, хранящегося в траншейном резервуаре. Технический результат - возможность осуществления коррекции измерений уровня и массы продукта при изменении геометрических размеров траншейного резервуара. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ измерения параметров жидкости в резервуаре и устройство для его осуществления // 2548926

Изобретение относится к технике контроля, измерения плотности, уровня и определения массы жидкостей преимущественно в резервуарах. Техническим результатом являются уменьшение погрешностей измерения интегральной плотности и уровня жидкости в резервуаре. В способе измерения параметров жидкости измеряют разность силы тяжести и выталкивающей силы частично погруженного буйка, формируют угловое перемещение посредством воздействия сил на плечи углового шарнира, имеющего ортогональный груз, производят преобразование углового перемещения в электрический сигнал, по величине которого определяют интегральную плотность, измеряют отдельно сигнал, пропорциональный уровню жидкости от дна резервуара, определяют объем жидкости в резервуаре, умножая который на интегральную плотность вычисляют массу жидкости в резервуаре. В устройство измерения параметров жидкости в резервуаре, содержащее буек и микроконтроллер, введены угловой шарнир, снабженный сенсором угла поворота шарнира и ортогональным грузом, а также уровнемер, причем буек закреплен на угловом шарнире, а выходы сенсора угла поворота и уровнемера подключены к микроконтроллеру. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Способ определения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения при малых дыханиях резервуаров // 2561660

Изобретение относится к области хранения и транспортировки нефти и нефтепродуктов. Способ оценки количественных потерь нефти и нефтепродуктов от испарения при малых дыханиях резервуара, оборудованного дыхательным клапаном, заключается в контроле над изменением избыточного давления в резервуаре и предусматривает регистрацию значения избыточного давления, атмосферного давления, средних значений температуры газового пространства в резервуаре, определение изменений массовой концентрации углеводородов в газовом пространстве резервуара, определение массовых потерь от испарения при вытеснении обогащенной парами углеводородов по определенным формулам. Обеспечивается повышение точности определения массовых потерь. 1 табл., 1 пр.