Способ определения параметров жидкости в резервуаре

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам для определения различных параметров жидкостей, в частности нефтепродуктов, хранимых или перевозимых в резервуарах, например железнодорожных цистернах, и может быть использовано в системах определения объема и массы жидкостей. Вибрационный датчик с термопреобразователем перемещают в исследуемой жидкости с помощью шагового двигателя, измеряют характеристики плотности, вязкости и температуры сред в резервуаре на различных глубинах погружения датчика за определенную длину его перемещения и определяют на основании измеренных характеристик сред параметры уровней расслоения жидкостей и уровней границ раздела сред жидкость/воздух, нефтепродукт/подтоварная вода. Перемещение датчика в жидкости производят в два этапа: сначала датчик погружают в исследуемую жидкость до самого дна резервуара и получают грубую информацию об уровнях границ раздела сред, а затем поднимают датчик до его выхода из жидкости, один или несколько раз останавливая его и производя точные измерения характеристик сред. При необходимости более точных измерений уровня границы раздела сред нефтепродукт/подтоварная вода при подъеме датчика его однократно/несколько раз перемещают возвратно-поступательно через предполагаемую границу раздела сред. Техническим результатом является повышение достоверности измерений. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретения относятся к измерительной технике, а именно к способам для определения различных параметров жидкостей, в частности нефтепродуктов, хранимых или перевозимых в резервуарах, например железнодорожных цистернах, и может быть использовано в системах определения объема и массы жидкостей.

Известен способ контроля уровня жидкости в емкости [1] и для определения плотности и вязкости измеряемой среды, заключающийся в возбуждении колебаний в виброузле, который размещен в измеряемой среде на определенной глубине. Виброузел колеблется с заданной частотой, и по изменению его колебаний определяется плотность или вязкость измеряемой среды. Одновременно с измерением плотности и вязкости измеряют и температуру среды с помощью дополнительного температурного датчика.

Недостатком известного способа являются его ограниченные функциональные возможности, т.к. известное решение обеспечивает определение параметров среды только на заданном уровне, а не по всей глубине измеряемой среды. Кроме того, известное решение имеет ограниченную область применения, т.к. оно может применяться только для измерения плотности или вязкости среды, наряду с ее температурой и на основании этих измерений для вычисления заданного уровня среды в емкости, и не может использоваться для измерения таких параметров, как границы раздела различных слоев измеряемой среды, т.е. известным способом нельзя определить, например, уровни различных слоев нефтепродукта, которые образуются в результате его неизбежного расслоения.

Вышеуказанные недостатки устранены в способе определения параметров жидкости в резервуаре [2], заключающемся в перемещении вибрационного датчика с термопреобразователем в исследуемой жидкости с помощью шагового двигателя, измерении характеристик плотности, вязкости и температуры сред в резервуаре на различных глубинах погружения датчика за определенную длину его перемещения и определении на основании измеренных характеристик сред параметров уровней расслоения жидкостей и уровней границ раздела сред жидкость/воздух, нефтепродукт/подтоварная вода.

Недостатком известного способа определения параметров жидкости в резервуаре является низкая достоверность полученных измерений, обусловленная тем, что при используемой конструкции вибродатчика [3] получение точных измерения при однократном безостановочном прохождении датчика через всю толщу исследуемой среды проблематично. Это вызвано тем, что вибродатчик работает на резонансной частоте, а при быстром безостановочном прохождении через слои среды с различными плотностями может происходить срыв генерации резонансной частоты и при этом измерения характеристик сред, через которые проходит вибродатчик, не будет произведено.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение достоверности измерений.

Поставленная задача решается за счет того, что при реализации способа определения параметров жидкости в резервуаре, заключающегося в перемещении вибрационного датчика с термопреобразователем в исследуемой жидкости с помощью шагового двигателя, измерении характеристик плотности, вязкости и температуры сред в резервуаре на различных глубинах погружения датчика за определенную длину его перемещения и определении на основании измеренных характеристик сред параметров уровней расслоения жидкостей и уровней границ раздела сред жидкость/воздух, нефтепродукт/подтоварная вода, согласно заявленному решению датчик погружают в исследуемую жидкость до самого дна резервуара и получают на основе измерений плотности, вязкости и температуры грубую информацию об уровнях границ раздела сред, а затем поднимают датчик до его выхода из жидкости, при этом однократно/несколько раз останавливая его и производя точные измерения характеристик сред.

Кроме того, при подъеме датчика в месте раздела сред нефтепродукт/подтоварная вода датчик однократно или при необходимости несколько раз перемещают возвратно-поступательно, производя одновременно измерения.

Основным существенным отличием предложенного способа от известного является то, что процесс измерения характеристик сред из однократного разделяется на два этапа: при первом этапе, погружении, получают грубую предварительную информацию об измеряемых характеристиках, а на втором этапе, подъеме с остановками, полученная информация уточняется. Кроме того, при необходимости, для получения совершенно точной информации о месте расположения раздела сред нефтепродукт/подтоварная вода датчик однократно или несколько раз перемещают вверх-вниз через предварительно определенную на первом этапе границу раздела сред. За счет такого усовершенствования способа производства измерений значительно повышается их достоверность.

Предложенный способ реализуется следующим образом.

Датчик опускается в исследуемый резервуар. Его чувствительный элемент вибрирует с резонансной частотой f0, которая соответствует плотности воздуха, а термопреобразователь измеряет температуру этой среды t0. Одновременно по добротности Q1 вибрации чувствительного элемента определяется вязкость исследуемой среды. При дальнейшем опускании датчика он погружается в жидкость, наполняющую резервуар. Скорость, с которой датчик опускается, составляет примерно 100 мм/с. Поскольку плотность жидкости отличается от плотности воздуха, резонансная частота колебаний датчика меняется и становится равной f1 при соответствующей добротности Q1 и температуре t1. Полученные данные обрабатываются, и на их основании получают информацию о разделе сред воздух-жидкость. Затем датчик опускается еще ниже и постепенно достигает слоя подтоварной воды. Его резонансная частота и добротность опять меняются и становятся равными f2 и Q2 при температуре t2. Определив плотность и вязкость этой среды, можно сделать вывод о наличии расслоения сред и об уровне границы раздела сред. Подобным образом определяется и расслоение исследуемого нефтепродукта на различные фракции.

Резонансная частота колебаний датчика меняется в зависимости от плотности среды, через которую он проходит в каждый данный момент времени, и составляет 3:5 кГц. Датчик опускается до самого дна резервуара, непрерывно производя измерения плотности, вязкости и температуры исследуемых сред, и на основании полученных данных можно получить приблизительную грубую информацию о разделе различных сред, составляющих содержимое резервуара, и об уровнях границ раздела между этими средами. Одновременно при перемещении датчика в жидкости производится подсчет количества сигналов, поступивших за время этого перемещения. Преобразуя количество сигналов в линейную величину, можно получить информацию об уровне погружения датчика, т.е. об уровне жидкости в резервуаре.

Как отмечалось выше, полученные данные об уровнях границ раздела между средами является приблизительными, что обусловлено довольно высокой скоростью прохождения датчика через исследуемые среды, т.к. при резком изменении плотности среды генерация резонансной частоты может срываться и полученная информация будет недостоверной. Кроме того, при непрерывном быстром прохождении термодатчика через среды с различными температурами его показаниям также будет не хватать достоверности.

Для устранения этих недостатков предусмотрен второй этап производства замеров. Для этого датчик поднимается со дна резервуара до его выхода из жидкости с прежней скоростью, но во время его подъема производятся остановки на 102 минуте, во время которых продолжают производиться измерения. Количество остановок зависит от уровня жидкости в резервуаре и определяется согласно [4], составляя в среднем величину от 1 до 3. Остановки рекомендуется производить в местах, где во время первого этапа грубых измерений было отмечено резкое изменение плотности, т.е. на уровнях границ раздела сред. Во время остановок происходит гарантированное возобновление генерации резонансной частоты, а термодатчик получает возможность произведения точных замеров.

Для уточнения информации об уровнях границ раздела сред датчик может не только останавливаться, но и однократно или несколько подниматься и опускаться на пониженной скорости около 50 мм/с, проходя при этом через границу раздела сред и производя одновременно сопутствующие измерения.

Таким образом, с высокой точностью определяются все основные параметры жидкости в резервуаре, в число которых входят:

1. Базовая высота.

2. Плотность.

3. Температура.

4. Вязкость.

5. Уровень.

6. Расслоение.

7. Раздел сред нефтепродукт/подтоварная вода.

8. Раздел сред нефтепродукт/воздух.

Устройство, реализующее данный способ, подробно описано в [2], а применяемый вибрационный датчик в [3].

Источники информации

1. Патент РФ №2291403, МПК G01F 23/296, G01D 5/12, опубликован 10.01.2007 г.

2. Акцептованная заявка на патент РФ №2013156897, приоритет 20.12.2013, опубликована 20.06.2015, МПК G01N 9/00, G01N 11/00, G01К 7/00 (прототип).

3. Патент РФ №2024841, МПК G01N 9/32, опубликован 15.12.1994 г.

4. ГОСТ 2517-85 «Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб».

1. Способ определения параметров жидкости в резервуаре, заключающийся в перемещении вибрационного датчика с термопреобразователем в исследуемой жидкости с помощью шагового двигателя, измерении характеристик плотности, вязкости и температуры сред в резервуаре на различных глубинах погружения датчика за определенную длину его перемещения и определении на основании измеренных характеристик сред параметров уровней расслоения жидкостей и уровней границ раздела сред жидкость/воздух, нефтепродукт/подтоварная вода, отличающийся тем, что датчик погружают в исследуемую жидкость до самого дна резервуара и получают на основе измерений плотности, вязкости и температуры грубую информацию об уровнях границ раздела сред, а затем поднимают датчик до его выхода из жидкости, при этом однократно/несколько раз останавливая его и производя точные измерения характеристик сред.

2. Способ определения параметров жидкости в резервуаре по п. 1, отличающийся тем, что при подъеме датчика в месте раздела сред нефтепродукт/подтоварная вода датчик однократно/несколько раз перемещают возвратно-поступательно, производя одновременно измерения.



 

Похожие патенты:

Использование: анатомические, физиологические и экологические исследования при определении объемов трахейной системы насекомых и других внутриполостных газовых объемов беспозвоночных животных, а также измерительная техника при определении объемов газа в упругих телах.

Использование: для измерения плотности твердых тел. Сущность изобретения заключается в том, что мобильный рентгеновский плотномер включает рентгеновский генератор с окном, формирующим широкополосный панорамный пучок излучения, два энергодисперсионных детектора, регистрирующих излучение, обратно рассеянное от анализируемого объекта, два датчика расстояния для учета влияния изменения геометрии в процессе измерения при движении, при этом между детекторами и окном рентгеновского генератора установлена мишень из материала, испускающего характеристическое рентгеновское излучение с энергией в диапазоне от 15 до 35 кэВ, выполненная в виде удлиненной прямоугольной пластины, изогнутой по поперечной оси симметрии и обращенной выпуклой поверхностью в сторону окна рентгеновского генератора и узкими сторонами к детекторам, а каждый детектор снабжен дополнительным коллиматором, пропускающим пучок характеристического рентгеновского излучения мишени в детектор.

Способ относится к области измерительной техники и может быть использован для оперативного контроля уровня и плотности жидкости в баках резервуарного парка, что актуально для предприятий нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, авиационной, медицинской, пищевой промышленности.

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской технике, и может быть использовано для измерения плотности биологической текучей среды неинвазивным способом.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения уровня, мгновенной и интегральной насыпной плотности груза в полувагонах железнодорожного транспорта, обнаружения негабаритного груза, выявления отклонений от сортности, а также для построения распределения уровня (насыпной плотности) по длине полувагона.

Изобретение касается устройства и способа определения плотности жидкости, в частности, сжиженного газа. Устройство для определения плотности жидкости содержит поплавок (20), по меньшей мере одну воздействующую на поплавок (20) измерительную пружину (30, 40), упругая деформация которой является мерой подъемной силы поплавка (20), и магнит (28), который предназначен для регистрации упругой деформации измерительной пружины (30, 40) посредством магнитострикционной системы измерения положения.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерении плотности сырой нефти в градусах API. Устройство для применения при измерении плотности сырой нефти в градусах API содержит трубопровод (1) для нефти, термопару (4) в трубопроводе для измерения температуры нефти при контакте с ней, сапфировое окно (3) в трубопроводе, инфракрасный термометр (5, 6) для измерения температуры нефти через окно и средство (20) для сравнения измерений температуры, полученных термометрами, с получением меры излучательной способности сырой нефти и, таким образом, ее плотности в градусах API.

Изобретение относится к горно-перерабатывающей промышленности и может быть использовано в процессах переработки и обогащения железорудного сырья, что ферромагнитные свойства.
Изобретение относится к горно-перерабатывающей промышленности и может быть использовано для контроля плотности суспензии, содержащей ферромагнитные частицы, которые представлены различными соединениями железа и других металлов, физико-механические свойства которых определяют вероятность взаимодействия с магнитным полем.

Изобретение относится к области методов выявления структурных дефектов кристаллов и может быть использовано для исследования дислокационной структуры и контроля качества кристаллов германия.

Использование: для проверки вибрационного датчика. Сущность изобретения заключается в том, что измеряют множество температур с использованием температурного датчика и измеряют множество периодов времени датчика с использованием сборки датчика. Определяют среднюю температуру и средний период времени датчика. Компенсируют средний период времени датчика с использованием средней температуры, генерируя при этом компенсированный период времени датчика. Сравнивают компенсированный период времени датчика с эталонным периодом времени датчика. Указывают результаты. В дополнительных вариантах воплощения среднеквадратичное отклонение множества температур или множества периодов времени датчика сравнивается с пределом и указывается стабильность датчика. В дополнительных вариантах воплощения разность между измеренной плотностью и эталонной плотностью текучей среды компенсируется с использованием высоты и средней температуры. Технический результат: повышение достоверности результатов проверки вибрационного датчика. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к ледоведению и ледотехнике и может быть использовано в ледовых исследованиях, в частности в районах добычи углеводородов на шельфе замерзающих морей. Технический результат заключается в определении глубины расположения нижней границы консолидированного слоя при бескерновом бурении. Согласно способу осуществляют тепловое электрическое бурение скважин во льду с записью на компьютер или логгер скорости бурения, одновременно с бурением производят отсос с края рабочей части нагревательной коронки талой воды, которая по шлангу подается на поверхность льда к месту нахождения оператора бурения. Оператор визуально контролирует наличие и интенсивность потока жидкости, фиксируя переход от воздушно-водяной смеси к постоянному потоку жидкости отметкой на компьютерной записи скорости бурения нажатием специальной кнопки. Сопоставляют зависимость скорости бурения с отметкой оператора о наличии постоянного потока воды с учетом времени прохода воды из скважины по шлангу до выхода из насоса, изменение скорости бурения, соответствующее переходу бура из плотного льда в рыхлый лед или пустоту, ближайшее к метке, определяют как выход бура из консолидированного слоя и фиксируют глубину расположения нижней границы консолидированного слоя. 1 з.п. ф-лы.

Система предназначена для определения плотностей и пропорций фаз в потоке многофазной текучей среды (ПМТС), которая может включать в себя нефтяную фазу, водную фазу и газовую фазу из скважины. Система содержит первый плотномер, который измеряет ПМТС в местоположениях, где фазы ПМТС часто являются разделенными, второй плотномер, который измеряет ПМТС с выхода фазового смесителя-гомогенизатора, и третий плотномер, который в реальном времени измеряет ПМТС там, где газовая фаза начинает отделяться или отделилась от жидкой фазы, но где жидкие фазы не разделились. Система также содержит один или более процессоров для выполнения одной или более программ для определения плотности нефтяной фазы, плотности водной фазы, плотности газовой фазы и пропорций фаз, в том числе обводненности и объемной доли газа, на основе показаний первого, второго и третьего плотномеров. Технический результат – повышение точности и безопасности. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к технологии очистки внутренних поверхностей полых изделий, а именно очистки фильтровой части напорных закладных пьезометров от кольматанта. Способ включает введение в устье пьезометра упругого шланга с предварительно обрезанной по наклонной плоскости передней оконечностью; воздействие на подводящую трубу пьезометра высокочастотной вибрацией в процессе введения шланга; продвижение шланга внутри подводящей трубы пьезометра вплоть до его фильтровой части с помощью силы, прикладываемой у его устья; осуществление циркуляции очищающего реагента в пьезометре; поддержание в пьезометре давления, уравновешивающего давление водоносного пласта. Технический результат: высокая эффективность очистки фильтровой части напорного закладного пьезометра непрямолинейной формы. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения вибрации. Устройство содержит схему приемника, интерфейсную схему, схему возбуждения, в состав которой входят возбудитель без обратной связи, входные аналоговые фильтры, аналого-цифровой преобразователь, фазовый детектор, генератор сигнала возбуждения, выходные аналоговые фильтры, вибрирующий элемент, содержащий пьезоэлектрические кристаллические элементы. Первый и второй пьезоэлементы располагаются рядом с первым и вторым зубцами. Также в состав устройства входят усилитель измерительного сигнала вибрации, усилитель возбуждения, цифроаналоговый преобразователь, синтезатор сигнала возбуждения, цифровой сигнальный процессор, кодек. Способ измерения предполагает измерение вибрации, дискретизацию сигнала вибрации, измерение угла сдвига фаз, сравнение измеренного угла сдвига фаз с целевым углом сдвига фаз, определение командной частоты, формирование сигнала возбуждения с командной частотой, если измеренный угол сдвига фаз равен целевому углу сдвига фаз. Создание механической вибрации с помощью полученного сигнала возбуждения. Технический результат – уменьшение нестабильности в алгоритме управления возбуждением. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам для определения различных параметров жидкостей, в частности нефтепродуктов, хранимых или перевозимых в резервуарах, например железнодорожных цистернах, и может быть использовано в системах определения объема и массы жидкостей. Вибрационный датчик с термопреобразователем перемещают в исследуемой жидкости с помощью шагового двигателя, измеряют характеристики плотности, вязкости и температуры сред в резервуаре на различных глубинах погружения датчика за определенную длину его перемещения и определяют на основании измеренных характеристик сред параметры уровней расслоения жидкостей и уровней границ раздела сред жидкостьвоздух, нефтепродуктподтоварная вода. Перемещение датчика в жидкости производят в два этапа: сначала датчик погружают в исследуемую жидкость до самого дна резервуара и получают грубую информацию об уровнях границ раздела сред, а затем поднимают датчик до его выхода из жидкости, один или несколько раз останавливая его и производя точные измерения характеристик сред. При необходимости более точных измерений уровня границы раздела сред нефтепродуктподтоварная вода при подъеме датчика его однократнонесколько раз перемещают возвратно-поступательно через предполагаемую границу раздела сред. Техническим результатом является повышение достоверности измерений. 1 з.п. ф-лы.

Наверх