Устройство для контроля нефтесодержания в откачиваемых из танкера водах Советский патент 1986 года по МПК G01N33/18 

способности расходомеров и задатчи 1 ком стабилизированного напряжения, при этом выход задатчика подключен к входам расходомеров, а вход - к пульту управления, одновременно подключенному к первому входу блока

проверки работоспособности расходомеров, второй вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, а вьтход - к системе сигнализации и установленным на гливных трубопроводах клапанам.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НЕФТЕСОДЕРЖАНИЯ В ОТКАЧИВАЕМЫХ ИЗ ТАНКЕРА ВОДАХ, содержащее пульт управления, расходомер, установленный на СЛИВНОМ трубопроводе грузового Haicoca, датчик скорости судна, датчик концентрации нефтеводяной смеси, аналого-цифровой преобразователь, та.ймер, блок задержки, вычислительное устройство и вторичньй прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, контроля, оно дополнительно содержит второй расходомер, блок суммирования расходов, узел разбавления пробы нефтеводяной смеси, масштабирующий блок, программный блок, два блока определения среднего значения концентра:ции и блок выбора диапазона концентрации нефтеводяной смеси, при этом второй расходомер установлен на сливном трубопроводе зачистного насоса и соединен с блоком суммирования расхода, а соединённый с точкой отбора пробы узел разбавления пробы подключен к выходу блока выбора диапазона концентрации, подключенного к блоку задержки, входы блока выбора диапазона концентрации соединены с выходом первого блока опре- деления среднего значения концентрации, связанного с масштабирующим блоком , подключенным к выходу программного блока, связанного с таймером, подсоединенного остальными выходами к входам блока выбора диапазона концентрации, блока задержки, подключенного к масштабирующему блоку, к входам первого и второго бло9 ков определения среднего значения концентрации, входам аналого-цифрового преобразователя и масштабирую:Щего блока, выход которого через второй блок определения среднего g .значения концентрации подключен к вычислительному устройству, соединенному первым выходом с вторичным прибором, а второй и третий выходы Сд подключены к двум выходам, аналогоцифрового преобразователя, третий выход которого подключен к входу 00 00 первого блока определения среднего значения концентрации, первый вход к выходу датчика концентрации, подсоединенного к выходу узла разбавле-, ния пробы, второй вход - к Датчику скорости судна, а третий вход - к выходу блока суммирования расхода, входы которого подключены к выходам расходомеров. 2. Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно снабжено блоком проверки работо

1

Изобретение относится к областй охраны окружающей среды, в частности к устройствам для контроля нефг тесодержания в откачиваемых из танкера балласных и промывочных водах, и может быть использовано в водоподготовке. ;

Цель изобретения - повышение точности контроля.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - структурная схема блока формирования -сигнала от расходомеров; на фиг. 3 - схема узла разбавления; на фиг. 4 - структурная схема блока осреднения значений концентрации; на фиг. 5 - структурная схема выбора диапазона концентрации; на фиг. 6 - структурная схема блока управления; на фиг. 7 структурная схема схемы сравнения контрольного уровня от преобразователей дифманометров-расходомеров.

Устройство для контроля нефтесодержания в откачиваемых из танкера водах состоитИЗ расходомеров, включающих в себя датчики 1 и 2 давления (сужающие устройства), установленные на грузовой и зачистнбй магистралях, датчики связаны с преюбразователями 3 и 4 давления в электрический сигнал, выходы которых подключены к блоку 5 суммирования расходов, а выход последнего подключен к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 6. ПробоотборнОл/ устройство 7, установленное на сливном трубопроводе ниже точки соединения грузовой и зачистной магистралей, соединено с узлом 8 разбавления пробы нефтеводяной смеси. Выход узла 8 соединен с входом датчика 9 концентрации, выход которого подключен к второму входу преобразователя

Выход канала концентрации АЦП 6 через первый блок 13 определения среднего значения концентрации подключен к блоку 14 выбора диапазона концентрации и масштабирующему блоку 15. Выход блока 14 подключен к управляющему входу узла 8, а через

блок 16 задержки - к управляющему входу блока 15, выход которого через второй блок 17 определения среднего значения концентрации подключен к входу вычислительного устройства 18. Два остальньк входа устройства 18 соединены с выходами каналов расхода и скорости АЦП, причем выход канала расхода АЦП подключен также к входу блока 19 проверки работоспособности расходомеров,, второй вход которого подкшочен к выходу пульта 1U, а выход предназначен для подачи сигнала тревоги И/ИЖ управления клапанами 20 и 21. Выход

устройства 18 подключен к входу вторичного прибора 22. Управляющие входы АЦП 6 и блоков 7, 13, 14, 15,.16, 17 подключены к выходам программного . блока 23, к входу которого подключен

5 таймер 24.

Блок 5 суммирования расходов (см.фиг.2), входящий в устройство, состоит из пороговых элементов 25 и 0 26, входы которых соединены с выходами преобразователей 3 и 4, выходы соединены с управляннцими входами ключей 27 и 28. Входы последних соединены с выходами преобразователей 3

и А, а выходы - с входами сумматора 29, причем выход ключа 28 - через масштабирующий усилитель 30.

Узел 8 разбавления пробы нефтеводяной смеси (см. фиг. 3) состоит из двух трехходовых клапанов 31 и 32 с электрьмагнитными приводами 33 и 34, двух диафрагменных «асосов-дозаторов. 35 и 36, смесительной камеры 37, привода 38 и управляющего реле 39. Вход насоса 35 соединен с одним из выходов клапана 31, второй выход которого соединен с входом клапана 32, а вход - с пробоотборным устройством 7. Выход насоса 36 соединение одйим из входов привода 38. Входнасоса 36 подключен к источнику чистой ВОДЫ, используемой для разбавления, выход соединен с другим входом смесительной камеры, а шток механически связан с вторым выходом привода 37. Выход смесительной камеры соединен с вторым входом клапана 32, а механический вход связан с приводом 38 магнитной муфтой 39. Входы привода 38 и электромагнитных приводов 33 и 34 подключены к выходу управляющего реле 40, вход которого связан с выходом блока 14. Выход клапана 33 соединен с входом датчика кон центрации 9.

Привод 38 состоит из электромотора, подключенного к реле 40, на ва лу электромотора насажена ведущая часть магнитной муфты 39. Посредством редуктора с эксцентриками вал мотора связан со штоками насосов 35 и 36. .,

Смесительная камера выполнена из немагнитного материала. Внутри камеры имеется крыльчатка, насаженная на ось ведомой части магнитной муфты.

Блок 13 определения среднего зна. чения концентрации (см.фиг.4) состоит из согласующего регистра 41, вход которого соединен с выходом канала сигнала концентрации аналого-цифрового преобразователя 6, а выход соединен с входом реверсивного парал лельного регистра 42. Выход регистра 42 связан с входом буферного регистра 43, выход которого подан на вход сумматора 44. Выход сумматора 144 соединен с входом нормализующего (блока 45, выходы которого соединены с входами блоков 14 и 15. Управляющие входы регистров 41-43, сумматора 44, блока 45 соединены с выходом программного блока 23. Блок 17. имеет аналогичную структуру: при этом вход согласующего регистра подключен к выходу блока 15, а выход нормализующего блока - к входу вычислительного устройства 18.

Блок 14 выбора диапазона концентрации Сем. фиг.5) состоит из буферного регистра 46, вход которого под- ключен к выходу блока 13, управляю1дий вход - к выходJ блока 23, а выход к дешифраторам 47 и 48. Выход деши- . фратора 47 подключен к единичному

входу триггера 49, выход дешифратора 43 - к нулевому входу триггера 49. Выход триггера подключен к блокам 8 и 16, а установочный вход к схеме 50 установки триггера в нулевое состояние.

ПрограммньпЧ блок 23 управления (см.фиг.6) состоит из счетчика 51, к входу которого подключен таймер

24, а к установочному входу - схема 52 задания начального состояния. Выходы (разряды) счетчика 51 подключены к дешифратору 53, выходы которого подсоединены к управляющим входам АЦП 6 блоков 13-17.

Блок 19 проверки работоспособности расходомеров (см.фиг.7) содержит буферный регистр 53, выходы (разряды) которого подключены к входам

5 дешифратора 54 с инверсным выходом. Выход дешифратора 54 подключен к одному из входов схемы совпадения 55, второй вход которой подкутючен к выходу пульта 12, а выход используется для включения сигнала тревоги И/ИЛИ управления клапанами 20 и 21.

Устройство работает сл(вдующим образом.

5 Сливаемая нефтеводяная смесь, проходя через сужающие устройства 1 и/или 2, создает на них перепад давления, который в преобразователях 3 и/или 4 преобразуется в электри-

0 ческие сигналы. Эти сигналы поступают на блок 5 суммирования расходов (фиг.2). При этом ключи 27 и 23, управляемые .пороговыми элементами 25 и 26, пропускают на вход суммато г

5 ра 29 только те сигналы, -величина которых превьш1ает йорог срабатывания элементов. 25 и 26, устанавливаемый, равным верхней границе зоны нечувствительности расходомеров (30% от максимального значения сигнала для применяемого типа расходомеров). Сигнал от расходомера, установле ного на зачистной магистрали, подается навход сумматора через масштабирующий усилитель 30, уменьшающий это сигнал в соответствии с соотношение типоразмеров применяемых расходомеров. Таким образом, на выходе сумматора 29 формируется сигнал, соответствующий либо значению расхода в одной Из магистралей, если расход в другой меньше верхней границы зоны нечувствительности расходомера, либ их сумма, если значение расхода в обоих магистралях находится в пределах рабочих диапазонов расходомеров Далее сформированный сигнал расхода, а также сигнал от датчика 10 поступают на соответствующие входы 3 - канального АЦП 6. На вход узла 6 разбавления пробы (фиг.З) поступает проба нефтеводной смеси, отбираемая ниже (по направле нию потока) точки соединения грузовой и зачистной магистралей. При от сутствии команды от блока 1А на .раз бавление пробы мотор привода 38 отключен, а клапаны 31,и 32 пропускают неразбавленную пробу напрямую от точки (а) к датчику концентрации 9. При поступлении с выхода блока 14 к манды на разбавлении пробы, вход насоса 36 через клапан 31 подключается к точке отбора пробы, а выход смесительной камеры через клапан 32 подключается ко входу датчика концентрации 9, одновременно включается электромотор привода 38. Размеры эксцентрика привода выбр ны таким образом, что подача нефтеводяной смеси насоса 35 и подача чистой воды насосом .36 в смеситель ную камеры 38 находятся в соотношении 1:9. Крьшьчатка, вращение на которую передается магнитной муфтой 39 (что обеспечивает герметич- .ность смесительной камеры)j служит для перемешивания поступающей на вход датчика кон ентрации пробы, разбавленной в 12 раз по отношению к поступающей в блок 8, Датчик концентрации 9 вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный концентрации нефти в неф теводной смеси, который подается на вход канала концентрации АЦП 6. С выхода канала концентраций сиг нал поступает на блок 13 определения среднего значения концентрации. Его введение необходимо для. устойчивой работы блоков 14 И 15, так как i входной сигнал концентрации имеет значительную случайную составляющую, что вызывает ложные срабатывания этих блоков дребезжани(в реле 36 и ложные переключения узла 8. Блок 13 работает следукяцим образом. 6 каждом цикле измерения tto сигналам от прибора 22 в реверсивном регистре 42, где хранятся три последних значений концентрации, производится сдвиг этих значений на одно измерение, причем самое ранее измере;ние пропадает. В освободившееся место переписывается послед-. .нее значение концентрации из согласующего блока 41, куда оно поступило из АЦП.6. Таким образом, в каждом цикле формируется массив из трех по-. следних значений концентрации, хранящейся в регистре 42. Эти значения по сигналам от прибора 22 поочередно переписываются в буферный регистр 43, сдвигаются и суммируются в сумматор 44, а затем делятся по три и умножаются на нормирующий коэффициент в блоке 45, после чего диапазон представления осредненного сигнала концентрации на выход блока 13 равен 0-1000 млн Автоматический выбор диапазона концентрации осуществляется узлом 8, блоками 16, 23, в начальный момент работы устройства-схемой 50 установки триггера 49 в нулевое состояние (см.фиг.5). Блок 14 выбора диапазона концентрации на выходе триггера устанавливает О, при этом разбавления пробы не происходят, вслед-, ствие чего диапазон измерения датчика концентрации равен 0-100 млн По этому же сигналу О, подаваемому с триггера 49 .через блок 16 регулируемой задержки на установочный вход масштабирующего блока 15, в последнем устанавливается масштабный коэффициент 0,1, благодаря чему сигнал концентрации, поступающий на вход блока 17, имеет диапазон представлен ния также 0-100 млн По команде блока 23 в буферный регистр 46 переписывается среднее значение концентрации с выхода блока 13. Дешифратор 47 фиксирует превьшение кодом концентрации значения Если превышение имеет место, на единичный вход триггера 49 подается 1, а на его выходе также появляется 1. При этом блок 8 работает в режиме разбавления прюбы в отношении 1:10, вследствие чего диапазон измерения датчика становится равным О-1000 млн Через время задержки, устанав{1иваемое в блоке 16 задержки и равное времени окончания переходных процессов в блоках 8 и 9, единичный сигнал поступает на установочный вход блока 15, вследствие чего его масштабный козф фициент становится равным единице, а сигнал концентрации на входе блока17 имеет диапазон представления также 0-1000 млн. Уменьшение концентрации на выходе блока 14 ниже уровня С,„ фиксируется дешифратором48, подающем 1 на нулевой вход триггера 49. Уровни С«емн выбраны с учетом погрешности, АЦП 6, узла 8, датчика 9 блоков/таким образом, чтобы не допустить возникновения авто|Колебаний в устройстве. (На tpyitSaMInS От зояистнта J мососо {тнвг Чистая Soia в отстойный тонн С выхода блока, 15 сигнал о концентрации поступает на второй блок 17 определения среднего значения концентрации. Его введение в состав устройства необходимо с целью сглаживания пиков концентрации, возникающих вследствие неполного совпадения времени задержки блока 16 и времени переходных процессов в узле 8 и чике 9.. Работа блока 17 аналогична работе блока 13. Блоки 13 и 17, кроме того, способствуют более качественному (без резких выбросов) представлению информации вторичным прибором 23, а также предотвращают ложные срабатывания тревожной сигнализации по превьш1ению нефте со держания и ложные переключения клапанов 20 и 21. Программный блок 23 по сигналам от таймера организует цикли:ческую работу АЦП, а также работу блоков 13-17. , ,

/

От д/ioHoS Ъ

И блоку Л}

29 НбАОНу9 От S/ioHQ /J Чистая °

F

2J

0m 5/1 она гъ

47

ffm oHat

46

(7

:n

и

2

Н б/ioHOfi /4; I

.

Фиг.

ff SaoftaM 8J6

нд

Фиг.5

И 5/ibna/-t /J-/7

V

От длонаП

Фаг. 7