СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕЗЕРВУАРА Российский патент 1995 года по МПК G01F23/30 

Изобретение относится к приборостроению, точнее к измерителям уровня нефти, раздела фаз нефть вода и других технологических параметров, например температуры, обводненности и т.д.

Известен уровнемер [1] содержащий закрепленные на направляющих поплавки со встроенными измерителями уровня и границы раздела фазы нефть-вода. Недостатком этого уровнемера является низкая точность измерений из-за того, что в реальных условиях нет четкой границы раздела двух сред.

Известен уровнемер [2] предназначенный для измерения границ раздела двух сред, основанный на измерении противодействия силы пружины и выталкивающей силы. Недостатком этого уровнемера является сложность конструкции, низкая надежность и невысокая точность измерений.

Прототипом изобретения является уровнемер для двухстадийной жидкости [3] Однако с помощью этого устройства невозможно с высокой точностью определить границу раздела двух жидких сред, так как в реальных условиях невозможно добиться устойчивого положения грузов, по которому выдается сигнал о границе раздела двух сред.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Цель достигается за счет того, что в устройство, содержащее груз, подвешенный на тросе, закрепленном на барабане, соединенном с приводом, и счетчик числа оборотов, привод и счетчик подключены к блоку управления двигателем, введены закрепленные сверху и снизу направляющие струны, между которыми размещен поплавок с возможностью перемещения по ним, груз выполнен в виде контейнера с датчиками обводненности и температуры, на верхней поверхности контейнера установлен конечный выключатель уровня нефти, а на нижней поверхности датчик проводимости, при этом все датчики соединены электрическим кабелем с блоком управления двигателем, а поплавок выполнен с отверстием для троса и установлен над контейнером.

На фиг.1 представлена конструкция системы; на фиг.2 блок-схема системы.

Система содержит двигатель 1, счетчик 2 числа оборотов барабана, барабан 3, которые установлены на одном валу 4, контейнер 5, который соединен тросом 6 с барабаном 3, на который он наматывается с помощью двигателя 1, контейнер 5 снабжен конечным выключателем 7 уровня нефти, датчиком 8 проводимости, датчиком 9 обводненности нефти и датчиком 10 температуры. Двигатель 1, счетчик 2 и барабан 3 установлены на основании 11, которое выполнено с отверстиями 12-14. Через отверстия 12 проходят направляющие струны 15, закрепленные сверху и снизу, по этим струнам ходят вверх и вниз контейнер 5 и поплавок 16, последний выполнен с отверстиями 17 и 18 для прохождения направляющих струн и троса 6. Контейнер 5 соединен электрическим кабелем 19 через отверстие 14 в основании 1 с блоком 20 управления двигателем и вторичным прибором с панелью 21. Конечный выключатель 7 уровня нефти h_н представляет собой геркон, установленный над центром верхней крышки контейнера 5, замыкающийся при попадании в поле постоянного магнита установленного в отверстии 18 поплавка 16. Датчик 8 проводимости представляет собой электрод, находящийся в емкости с водой, при пересечении уровня раздела фаз перемещением электрода (емкости) из обратной эмульсии вода в нефть в прямую нефть в воде, проводимость среды резко возрастает, что и регистрирует датчик.

Система предназначена для измерения и определения следующих технологических параметров резервуара: уровень нефти (взлив); уровень раздела фаз нефть-вода; температура по высоте резервуара; обводненность нефти по высоте резервуара; средняя обводненность нефти, заключенной в объеме от выбранной высоты до взлива; количество "сухой" нефти в этом объеме.

Система может работать в различных режимах (выбор режима производится переключателем на лицевой панели вторичного прибора).

Контейнер перемещается циклически вверх-вниз от уровня раздела фаз до уровня нефти. При этом происходит измерение уровней, а также измерение и запись в память температуры и обводненности по высоте.

При наливе резервуара или сливе нефти необходимо следить за уровнем нефти. Для этого нажатием кнопок "Ввода", "М", "См" под индикатором "Уровень нефти" задают уровень слежения и при достижении его срабатывает световая и звуковая сигнализация.

Режим "Уровень воды" аналогичен предыдущему, производится слежение за уровнем раздела фаз-нефть-вода, при сливе воды из резервуара. Уставку вводят нажатием кнопок под индикаторами "Уровень воды".

Режим "Ручное управление"- для проведения диагностических, профилактических и аварийных работ.

Датчик 9 обводненности представляет собой проточный емкостный преобразователь, емкость которого изменяется при изменении диэлектрической проницаемости среды, заливающей пространство между обкладками, что позволяет определить содержание воды в нефти. Датчик 10 температуры термоэлектрический преобразователь сопротивления.

Блок 20 управления двигателем содержит пускатель и приемопередающий блок (ППВ). ППВ периодически (например, раз в секунду) передает сигнал на вторичный прибор, состоящий из сигналов состояния датчиков проводимости и конечного выключателя уровня нефти и измерительных сигналов датчиков температуры, обводненности и числа оборотов вала двигателя. Ответ, принимаемый ППБ с вторичного прибора, содержит сигналы включения двигателя в ту или иную сторону.

При срабатывании датчика проводимости или конечного выключателя "Уровень нефти" пускатель останавливает двигатель и после ответа вторичного прибора включает его в нужном направлении.

Принцип работы системы.

Управление системой производится путем установки переключателей панели 21 в требуемое положение и задания уровней слежения на лицевой панели вторичного прибора.

Оборудование и аппаратура, устанавливаемые на резервуаре, работают в автоматическом режиме и не требуют постоянного контроля.

Обмен информацией и командами между резервуаром и операторной производится по каналу телемеханики, что повышает надежность и устойчивость системы к внешним помехам.

Поскольку работа системы в разных режимах отличается только логикой обработки сигналов, а управление основано на срабатываниях конечного выключателя и датчика проводимости, рассмотрим работу системы в режиме "Уровни".

Пусть двигатель 1 перемещает контейнер 5 на тросе 6 по направляющим струнам 15 вниз. При этом через заданный интервал, например через каждые 0,5 м, происходит запись в память измерений температуры и обводненности нефти.

Как только срабатывает датчик 8 проводимости, двигатель останавливается, во вторичный прибор поступает сигнал срабатывания h_в и показания счетчика 2 числа оборотов вала, после чего на лицевой панели цифровые индикаторы "Уровень воды" показывают измеренное значение, двигатель 1 начинает вращаться в обратном направлении.

Через заданный интервал обновляются в памяти измерения обводненности и температуры до тех пор, пока не сработает конечный выключатель 7 h_н. Двигатель 1 останавливается, сигнал срабатывания h_н обрабатывается микропроцессором, цифровые индикаторы "Уровень нефти" показывают измеренные значения взлива. После этого контейнер начинает двигаться вниз, цикл повторяется. Переключение тумблера "Параметры-уровни" на лицевой панели 21 вторичного прибора в положение "Параметры" переводит микропроцессор в режим, когда верхние цифровые индикаторы показывают значение выбранного (нажатием соответствующей кнопки) параметра, а нижние высоту резервуара, для которой параметр определен. Изменение высоты производится нажатием кнопок под этими индикаторами. Для расчета параметров в памяти прибора находятся тарировочные кривые резервуара V(t), влагомера ϕ(с), термопреобразователя Т(u). По сигналам датчиков обводненности нефти и температуры интерполяцией по формуле тарировочных кривых микропроцессор рассчитывает и записывает в ОЗУ значения обводненности нефти и температуры на высоте, на которой в это время находится контейнер. Таким образом, после перемещения контейнера от уровня нефти до уровня раздела фаз нефть-вода в памяти находятся кривые распределения обводненности и температуры по высоте ϕ(h) и T(h).

Значения обводненности и температуры, показываемые на цифровых индикаторах, определяются интерполяцией этих кривых. Средняя обводненность нефти, находящейся в объеме от выбранной высоты до взлива, определяется как среднее арифметическое значение обводненности в этом диапазоне, а количество "сухой" нефти рассчитывается по найденной средней обводненности и найденному интерполяцией тарировочной кривой резервуара объему.

Использование: изобретение предназначено для измерения уровня нефти, раздела фаз нефть-вода, температуры и влажности по высоте резервуара и т.д. Сущность изобретения: система содержит двигатель, счетчик числа оборотов барабана, барабан, которые установлены на одном валу, контейнер, который соединен тросом с барабаном, на который он намотан с помощью двигателя, контейнер снабжен конечным выключателем и датчиком проводимости. Основание выполнено с отверстиями. Система содержит струны, закрепленные сверху и снизу, по которым ходят контейнер и поплавок. Контейнер соединен электрическим кабелем с блоком управления с двигателем и вторичным прибором с панелью. 2 ил.

СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕЗЕРВУАРА, содержащая груз, подвешенный на тросе, закрепленном на барабане, соединенном с приводом, и счетчик числа оборотов, при этом привод и счетчик числа оборотов подключены к блоку управления двигателем, отличающаяся тем, что система снабжена закрепленными сверху и снизу направляющими струнами, между которыми размещен поплавок с возможностью перемещения по ним, груз выполнен в виде контейнера с датчиками обводненности и температуры, а на верхней поверхности контейнера установлен конечный выключатель уровня нефти, а на нижней поверхности датчик проводимости, при этом все датчики соединены электрическим кабелем с блоком управления двигателем, а поплавок выполнен с отверстием для троса и установлен над контейнером.