Устройство для измерения расхода нефтепродуктов Советский патент 1984 года по МПК G01F1/56 

Иэобрехение откосится к измерительной технике и может использоват ся в системах автоматического контроля и измерения расхода нефти, неф тепродуктов и сжиженного газа, По основному авт.св. W 911162 известно устройство для измерения расхода нефтепродуктов, содержащее датчик температуры, соединенный первым входом через первый преобразователь аналог-код и второй сумматор с Лервым делителем частоты с ре гулируемым 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 регулир емым коэффициентом деления, с первым входом первого сумматора, второ вход которого подключен к выходу да чика объемного, расхода, а выход под ключен 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 и 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 и четвертого преобразовател аналог-код 1. Вследствие того, что коэффициент объемного расширения ° и коэффициент сжимаемости f углеводородов и их смесей при изменении температуры и давления является величиной переменной в известном устройстве возникает дополнительная погрешность дй 2% за счет неучтенной нелинейнос ти коэффициентов объемного расширения и сжимаемости. Целью изобретения является повышение точности измерения при изменении давления и температуры измеряа емой-среды. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения расхода нефтепродуктов введены два переключателя с подвижными и неподвижными контактами, причем подвижный контакт первого переключа теля подключен к входу первого преобразователя аналог-код, а подвижный контакт второго переключателя к входу четвертого преобразователя аналог-код, а первый, второй и третий неподвижные контакты первого переключателя соединены соответОтве но с первым, вторым и третьим неподвижными контактами второго переключателя, при этом первые неподвиж ные 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 /ш м коэффициентом деления, блок 4 вычитания, датчик 5 влажности, второй преобразователь б аналог-код, третий преобразователь 7 аналог-код, второй делитель Ь частоты с регулируемым коэффициентом деделения, первый сумматор 9, второй суг-1матор 10, датчик 11 давления, четвертый преобразователь 12 аналогкод, третий делитель 13 частоты, с регулируемым коэффициентом деления, третий суммаггор 14, датчик 15 объемного расхода, первый переключатель 16 и второй переключатель 17, Зависмость объема углеводородной жидкости от изменения температуры к давления может быть представлена в виде ряда Тейлора: ,4.Vg064t-Vp,eip4vo t2 --off ар . где V объем углеводородной жидкости при текущих значениях температуры и давления;объем углеводородной жидкости при начальных условиях температуры и давления (при и ); изобарический коэффициент ссеплового расширения жидкости; изотермический коэффициент сжимаемости жидкости. Коэффициент о и /5 для различных углеводородных жидкостей и их смесей 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 членами от 1-ой до п-ой степени. При увеличении плотности продукта число членов ряда уменьшается, т.е. при сохранении точности воспроизведения объема жидкости, можно ограничиться вторым и даже первым членом ряда Тейлора. Чтобы воспроизвести объем жидкости в известном диапазоне изменения температуры и давления с заданной точностью без членов высшего поряд ка ряда Тейлора, необходимо иметь коэффициенты при At идр в членах Vjjctdt и в формуле (1) переменными. В этом случае заменяя V на , поскольку ,p) и эта функциональная зависимость име ет тот же характер, что и зависимости оС f(t,p) и /}f(t,p). Тогда формула (1) примет следую щие выражения 4p W -oMP с целью компенсации погрешности возникакядей от несовпадения функци ,p), (i f(t,p) и f(t,p) при широких диапазонах изменения температуры и давления для ряда. углеводородных жидкостей и их смесей, целесообразно введение в корр тирующие выражения (2,3, 4,5) члена высше:1 о порядка малости или VjjoLfbAPAt,, что при подстановке приводит к следуквдим выражениям: -( ( (I Cfi) tp W- - pP-ip-Vtpe tAp (91 принимая начальное значение объема V за стандартное значение, из выражений, полученных выше (2 - 9), о получим следующие уравнения приве дения объема соответственно W tp . 0 1-l-cL4-t /J4p V -V .. О tp - -/jai V -V i 0 ЧР ,ЛЬ W() 0 1-ю14 -/5др-а6|1й лр (l-d &i- -ft&p-cf-lbuiupl (15| 4t +c6/S 41 др V V . 7 -oCAt Выражения (11 - 17) реализуются предлагаемым устройством. Рассмотрим работу устройства во всех режимах. Режим работы 1. Подвижные контакты переключателей и 17 находятся в положении 3 и сое динены на выход третьего блока сум матора. При этом с выхода датчика объемного расхода импульсная последовательность поступает через блок вычитания на третий блок сумматора 14, на котором получается скорректированная последовательность импульсов V , поступакяцая одновременно на вход первого преобразователя 2 аналог-код и на вход четвертого преобразователя 12 аналог-код. Каждый поступсцощий 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 cyjviwaтора 10 образуется импульсная последовательность равная V(jt, а на входе третьего делителя 13 частоты с регулируемым коэффициентом деления образуется импульсный сигнал, равный Уд р. Третий делитель 13 частоты с регулируемым коэффициентом делени осуществляет деление числа импульсов на коэффициент I/ft (где /i - коэффициент сжимаемости измеряемой среды от давления).так, что на втором входе третьего сумматора 14 получается импульсный сигнал равный . На второй вход второго сумматора 10 поступает последовательность импульсов с выхода третьего преобразователя 7 аналог-код, а на один из входов первого сумматора 9 - входная последовательность ,, 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 t, пропорциональное температуре. На входе второго делителя 8 частоты с регулируемым коэффициентом деления образуется выходной сигнал, который делится на коэффициент 1/Y так, что на входе первого сумматора получается импульсный сигнал Dty. На выходе первого сумматора 9 образуется сигнал где J - коэффициент объемного расширения. Импульсный выходной сигнал третьего преобразователя 7 аналог-код умножается на число(f/ti , пропорциональное величине влажности w, измеренной датчиком 5 влажности. На втором входе сумматора 10 при этом образуется сигнал Vtpw f cC-d-ty) где c - коэффициент объемного рас ширения измеряемой жидкос ти от температурыв На выходе второго сумматора о6разуеогся сигнал V t ,. 0 oLU-tg.) Первый делитель 3 частоты осуще вляет деление входных импульсов на коэффициент V ot так, что на второ входе блока 4 вычитания получается сигнал равный На выходе блока 4 вычитания и следовательно, н$ первом входе третьего сумматора 14 получается сигнал, равный / iow .. который складывается с сигналом третьим су.1матором 14, а на выходе устройства значение числоимпульсного кода примет значение -f -oit-Ap где V. расход жидкости, приведенный к стандартньв зна чениям температуры и давления, а также влагосодержания j s-tw расход без учета темпера / pb3j давления и влажности жидкост и J. коэффицие нты я ft которой являются величинами постоянными и не зависящими от темпера ры давления, Таким образом/ реализуется алгорит записанный в формуле (10) с учетом поправки на влажность, При рассмотрении работы устройства на других режимах работа отдельных элеметов схемы устройства не описывается, так как она аналогична описанной BHTtie работе. Кроме того, в дальнейшем погфаэ ка ни влажность отсутствует, так как нет необходимости ее вводить н других С5«есяк углеводородов, з свя зи с отсутствием в их составе воды Режим работы 2 Подвижный контакт первого переклжчателя 16 находится в 1-ом поло жении и соединен с выходом датчика расхода 15 и с входом блока 4 вычи ния, при этом подвижный- контакт переключателя 17 находится во втор положении и соединен с входом трет его блока сумматора 14 и на выход блока 4 вычитания в При этом схема устройства реал зует aлгopктм, записанный выше в формуле Данный режим работы обеспечивает точную коррекцию расхода при изменении температуры О - до и изменении давления от О до 4 МПа. Режим работы 3 Подвижные контакты первого 16 и второго 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 в формуле 16„ Данный режим работы обеспечивает точное измерение расхода жидкостей, изменение объема.которых от изменения температуры и давления описывается уравнением второго порядка. Например сжиженный пропан при темп ратуре О - и давлении от давления насыщения до 8 МПа, при этом погрешность не превышает 0,2%, Режим работы 4. Подвижные контакты переключателей 16 и 17 находятся во втором положении. При этом входы первого 2 и четвертого преобразователей аналог-код соединены с выходом блока 4 вычитания и входом третьего сумматора 14, При этом схема устройства реализует алгоритм, записанный выше в формуле 12 „ Данный режим работы обеспечивает точную коррекцию расхода для жидкостей f у которых коэффициент аС остается величиной постоянной, а 1 изменяется от давления. Характерной жидкостью с такими параметрами является .стабильный конденсат при колебании температуры О - и колебании давления 0-8 МПа, Режим работы 5. Подвижный контакт переключателя Ifo находится в первом положении, а подвижный контакт переключателя 17 в третьем положении. При этом 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 третьего сумматора 14. При этом схема устройства реализует алгоритм - записанный выше в формуле 11. Данный режим работы обеспечивает более точную коррекцию расхода для жидкостей, у которых коэффициент fi изменяется от температуры и давления;, а |Э- является величиной постоянной. Примером такой жидкости является нестабильный конденсат или пропанбугановая смесь при колебании темгзературы О - 80°С и колебании давления 0-2 МПа, при этом погрешность измерения составляет не более 0,1%. Режим работы б„ Подвижный контакт переключател 16находится во втором положении, а подвижный контакт переключателя 17находится в третьем положении. При этом вход первого преобразова теля 2 аналог-код соединен с выхо дом блока 4 вычитания и входом третьего сумматора 14, а вход чет вертого преобразователя 12 аналог код соединен с выходом третьего с 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 коэффициента о1 изменяется от давления, а коэффи циент ft постоянный. Примером такой жидкости является стабильный конденсат при следующих параметрах: изменение температуры О - и колебании давления 0-8,0 МПа. Режим работы 7. Подвижный контакт переключателя 16находится в третьем положении, а подвижный контакт переключателя 17находится 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 формуле 16, Данный режим работы обеспечивае точную коррекцию расхода по температуре и давлению для жидкостей, у которых коэффициент р незначительно меняется от теМпературы, а меняется от давления, а коэффициент oL незначительно меняется от давления. Примером таких жидкостей является широкая группа углеводородов Ь преобладанием тяжелых компонентов при колебании температуры О - 60С 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 работы обеспечивает точную коррекцию расхода для жидкостей, у которых при данных параметрах коэффициент /} изменяется от температуры и давления, а коэффициент давления. Примером такой жиджидкости является широкая фракция легких углеводородов при колебании температуры О - 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 О 80 С и давлении 0-8 МПа, обеспечивая при этом погрешность измерения не более 0,2%.

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